JP2007014861A - 塗装ローラを用いた塗装方法及び装置、ローラ塗装の塗装条件設定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗装ローラのスリップを防止する。
【解決手段】 塗装ローラ３０と被塗面４１との摩擦抵抗がスリップの原因の１つであって、その摩擦抵抗が被塗面上における塗料の塗布量と塗料の粘度の影響を受けるとともに、摩擦抵抗と移動速度との関係もスリップ発生の原因となり得る、との知見に基づき、形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における塗装ローラ３０との接触幅とに基づいて、塗装ローラ３０の移動速度及び塗装ローラ３０に供給する塗料の単位時間当たりの流量を設定した。これにより、スリップの原因となる条件に応じた適切な速度で塗装ローラ３０を移動させることで、塗装ローラ３０をスリップさせることなく所望の膜厚の塗膜を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗装ローラを用いた塗装方法及び装置、ローラ塗装における塗装条件設定方法及び装置に関するものである。

特許文献１には、塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させながら塗装する技術が開示されている。このような塗装ローラを用いた塗装手段として、従来、作業者が塗装ローラを把持して被塗面上を転がしていく方法がとられていたが、この方法では、塗膜の膜厚や膜厚の均一性等が作業者によってバラツキが生じることがあった。そこで、塗膜状態の均一化を図る方法として、塗装ローラをロボットのアームに取り付け、ロボットを予めティーチングさせておいた速度で移動させることで、膜厚の均一化を図ることが考えられる。
特開２００３−１４４９９８公報

塗装ローラは、被塗面上との間の摩擦抵抗によって回転しながら塗料を被塗面に転写していくのであるが、塗装ローラが被塗面上でスリップすると良好な塗装が行われない。作業者が塗装ローラを把持して塗装する場合には、作業者が塗装ローラの動きを目視することでスリップの有無を把握し、スリップしたときには直ちに塗り直すなどの対応処理ができるのであるが、上記のようにロボットを予めティーチングさせておいた速度で自動的に移動させた場合には、塗装ローラがスリップしたときに適切な対応ができない虞がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、塗装ローラのスリップを防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成する塗装方法であって、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における前記塗装ローラとの接触幅とに基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定するところに特徴を有する。

請求項２の発明は、被塗面の凸状の湾曲領域に対し、前記塗装ローラが、一定の荷重を付与した状態で、その接触幅を前記湾曲領域の曲率に応じて変化させながら回転しつつ移動するようになっている請求項１記載の塗装方法において、前記塗装ローラの接触幅の変化に起因する被塗面への接触圧の変動に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と前記塗装ローラの移動速度を設定するところに特徴を有する。

請求項３の発明は、ロボットに取り付けられて、被塗面上で回転しつつ移動する塗装ローラと、前記塗装ローラに塗料を供給する塗料供給手段と、塗膜の形成に際しては、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における前記塗装ローラとの接触幅とに基づいて、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定手段とを備えているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、被塗面の凸状の湾曲領域に対し、前記塗装ローラが、一定の荷重を付与した状態で、その接触幅を前記湾曲領域の曲率に応じて変化させながら回転しつつ移動するようになっている請求項３記載の塗装装置において、前記設定手段が、前記塗装ローラの接触幅の変化に起因する被塗面への接触圧の変動に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と前記塗装ローラの移動速度を設定するところに特徴を有する。

請求項５の発明は、ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成するローラ塗装において、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する塗装条件設定方法であって、塗装に要すべき塗装時間の情報、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚の情報、塗料の粘度の情報、被塗面における前記塗装ローラの移動経路の幅寸法と曲率に関する被塗面形状の情報、前記塗装ローラの幅寸法と外径寸法に関する塗装ローラの情報、被塗面における前記塗装ローラの接触幅寸法の情報のうち少なくとも１つの情報からなる塗装条件情報、及び前記塗装条件情報に基づいて予測した前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの予測供給量と前記塗装ローラの予測移動速度とからなる予測設定情報を記憶する予測情報記憶工程と、前記予測情報記憶工程において記憶された前記情報を読み出し、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定工程とを備えているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記設定工程が、前記予測情報記憶工程において記憶された前記塗装条件情報のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報に基づいて読み出した前記予測設定情報を、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量及び前記塗装ローラの移動速度として初期設定する初期設定工程と、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記初期設定工程で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づき、前記初期設定工程において初期設定された前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する調整工程とからなるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、前記設定工程が、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記調整工程で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び前記再試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づいて、前記調整工程において設定した前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する再調整工程を備えているところに特徴を有する。

請求項８の発明は、ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成するローラ塗装において、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する塗装条件設定装置であって、塗装に要すべき塗装時間の情報、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚の情報、塗料の粘度の情報、被塗面における前記塗装ローラの移動経路の幅寸法と曲率に関する被塗面形状の情報、前記塗装ローラの幅寸法と外径寸法に関する塗装ローラの情報、被塗面における前記塗装ローラの接触幅寸法の情報のうち少なくとも１つの情報からなる塗装条件情報、及び前記塗装条件情報に基づいて予測した前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの予測供給量と前記塗装ローラの予測移動速度とからなる予測設定情報を記憶する予測情報記憶手段と、前記予測情報記憶手段から読み出した前記情報に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定手段とを備えているところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記設定手段が、前記予測情報記憶手段に記憶されている前記塗装条件情報のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報に基づいて前記予測情報記憶手段から読み出した前記予測設定情報を、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量及び前記塗装ローラの移動速度として初期設定する初期設定手段と、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記初期設定手段で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づき、前記初期設定手段において初期設定された前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する調整手段とを備えているところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のものにおいて、前記設定手段が、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記調整手段で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び前記再試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づいて、前記調整手段において設定した前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する再調整手段を備えているところに特徴を有する。

＜請求項１及び請求項３の発明＞
本願発明者は、塗装ローラと被塗面との摩擦抵抗がスリップの原因の１つであって、その摩擦抵抗が被塗面上における塗料の塗布量と塗料の粘度の影響を受けるとともに、摩擦抵抗と移動速度との関係もスリップ発生の原因となり得る、との知見を見い出し、その上で、形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における塗装ローラとの接触幅とに基づいて、塗装ローラの移動速度及び塗装ローラに供給する塗料の単位時間当たりの流量を設定するという技術的思想を創案した。本発明によれば、スリップの原因となる条件に応じた適切な速度で塗装ローラを移動させることで、塗装ローラをスリップさせることなく所望の膜厚の塗膜を形成することができる。

＜請求項２及び請求項４の発明＞
塗装ローラ側から被塗面に対して一定の荷重を付与する塗装方法では、被塗面における凸状の湾曲領域に対する塗装ローラの接触幅が湾曲領域の曲率に応じて変化し、その塗装ローラの接触幅の変化に応じて被塗面に対する接触圧も変動するのであるが、本願発明者の知見によれば、この接触圧が塗装ローラのスリップの発生に影響を与えることが判明した。そこで、本発明では、塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と塗装ローラの移動速度を、塗装ローラの被塗面への接触圧に基づいて設定した。これにより、塗装ローラのスリップを確実に防止することができる。

＜請求項５及び請求項８の発明＞
本願発明者は、塗装ローラと被塗面との摩擦抵抗がスリップの原因の１つであって、その摩擦抵抗が被塗面上における塗料の塗布量と塗料の粘度の影響を受けるとともに、摩擦抵抗と移動速度との関係もスリップ発生の原因となり得る、との知見を見い出し、その上で、塗装に要すべき塗装時間と、形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面の形状と、塗装ローラの寸法と、被塗面における塗装ローラとの接触幅とに基づいて、塗装ローラの移動速度及び塗装ローラに供給する塗料の単位時間当たりの流量を設定するという技術的思想を創案した。本発明によれば、スリップの原因となる条件に応じた適切な速度で塗装ローラを移動させることで、塗装ローラをスリップさせることなく所望の膜厚の塗膜を所定の時間内に形成することができる。

＜請求項６及び請求項９の発明＞
塗料の供給量と塗装ローラの移動速度の設定に際しては、まず、初期設定して試験塗装を行い、その試験塗装の結果に基づいて調整して設定し直すようにしたので、実際の塗装に要する時間と目標の塗装時間との誤差、及び実際の塗装で形成される塗膜の膜厚と目標とする膜厚との誤差を、小さくすることができる。

＜請求項７及び請求項１０の発明＞
塗料の供給量と塗装ローラの移動速度の設定に際しては、試験塗装の結果に基づいて設定し直した後で、再度、試験塗装を行って再調整するようにしたので、実際の塗装に要する時間と目標の塗装時間との誤差、及び実際の塗装で形成される塗膜の膜厚と目標とする膜厚との誤差を、更に小さくすることができる。尚、試験塗装と再調整は、１回だけに限らず、複数回繰り返すことができ、繰り返しの回数を増やすことで、塗装時間及び膜厚の誤差がより小さくなる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図８を参照して説明する。まず、塗料の供給手段について説明すると、塗料が貯留されているタンク１０には、塗料の供給路１１の上流端が接続され、供給路１１の下流端には塗装ローラ３０が取り付けられている。供給路１１には、塗料をタンク１０から吸引して塗装ローラ３０側へ圧送するためのポンプ１２と、供給路１１を流れる塗料の単位時間当たりの流量を検出する流量計１３が接続されている。

次に、塗装ローラ３０及び塗装ローラ３０を支持するロボット２０について説明する。ロボット２０の駆動機構５２は、床面に固定した基台２１と、基台２１に上下方向の軸を中心に回動可能に支持した回転台２２と、回転台２２に水平軸を中心として上下方向へ揺動可能に支持された第１アーム２３と、第１アーム２３の先端に第１アーム２３の遊動中心と平行な水平軸を中心として上下方向へ揺動可能に支持された第２アーム２４と、第２アーム２４の先端に第１アーム２３及び第２アーム２４の揺動中心と直交する水平軸を支点として左右に揺動し得るように取り付けたブラケット２５とからなり、ブラケット２５に塗装ローラ３０が支持されている。

塗装ローラ３０は、円柱形をなすローラ本体３１と、ローラ本体３１の外周に固定された筒体３２と、筒体３２の外周に取り付けられたウール製の筒状をなす刷毛３３とからなる。ローラ本体３１の内部には、その両端面から長さ方向中央側へ穿孔した形態の円形孔３４がローラ本体３１と同心状に形成されている。円形孔３４の開口部には、同心円筒形をなす軸体３５が固着され、この軸体３５の突出端がブラケット２５の軸受部２６に回転自在に嵌合されている。これにより、塗装ローラ３０は、その回転中心を水平に向けた姿勢で、軸方向両端においてブラケット２５に対して自由に回転し得るように支持されている。また、軸受部２６には、軸体３５に連通するＬ字形のポート２７が取り付けられ、このポート２７には上記供給路１１の下流端が接続されている。

ローラ本体３１には、円形孔３４からローラ本体３１の外周面へ径方向に貫通する複数の放射孔３７が形成され、ローラ本体３１の外周には放射孔３７と連通するように複数の周方向の連通溝３８が形成され、筒体３２には、その内周から外周へ貫通するとともに連通溝３８に連通する複数の連通孔３９が形成されており、供給路１１から円形孔３４に供給された塗料は、放射孔３７、連通溝３８、連通孔３９を介して刷毛３３内に含浸されるようになっている。塗装を行う際には、塗装ローラ３０が、回転台２２と両アーム２３，２４の移動により被塗物４０の被塗面４１に沿って回転しつつ移動し、刷毛３３に含浸された塗料が刷毛３３の表面に滲み出して被塗面４１に塗着される。

次に、上記ロボット２０と塗装ローラ３０を用いて塗装する際の制御手段について説明する。被塗面４１上を移動する際の塗装ローラ３０の移動速度（以下、移動速度という）と、塗装ローラ３０に供給される塗料の単位時間当たりの流量（以下、供給流量という）は、被塗面４１に形成される塗膜の膜厚、塗料の粘度（同一塗料であっても、温度によって変化する）、塗装ローラ３０側から被塗面４１に作用する荷重（圧力）、被塗面４１における塗装ローラ３０の幅方向（塗装ローラ３０の移動方向と直交する方向）の接触寸法（以下、接触幅という）に基づいて、予め定められている。この移動速度と供給流量の値を設定するに際しては、塗膜の膜厚、塗料の粘度、被塗面４１への荷重及び接触幅の５つの選択項目を種々組み合わせることによって複数の塗装条件を設定し、各塗装条件毎に、塗装ローラ３０がスリップせずに所定の膜厚が得られるような適正（好適）な移動速度と供給流量との組合せを実験的に求める。尚、実験は、平坦で水平な被塗面４１上で行われる。このようにして得られた塗装条件データは、コンピュータの塗装条件記憶部５１に記憶される。

ここで、塗装データの例を示す。
＜例１＞
塗装ローラ３０の回転中心と平行な軸線方向の長さ、即ち、被塗面４１に対する塗装ローラ３０の接触最大幅が１７０ｍｍ，塗装ローラ３０側から被塗面４１に作用する一定の荷重が８００ｇｆであり、形成すべき塗膜の膜厚が２０〜４０μｍであり、塗料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓである場合においては、塗装ローラ３０の移動速度が２０ｍ／ｍｉｎであり、塗料の供給流量が３００〜６００ｍｌ／ｍｉｎである。
＜例２＞
上記において塗装ブースの環境温度の設定の違いにより塗料の粘度が４０００ｍＰａ・ｓ（塗料の温度が１０℃）となる場合には、移動速度が１５〜２０ｍ／ｍｉｎとなり、塗料の供給流量が２００〜５００ｍｌ／ｍｉｎとなる。
＜例３＞
同じく塗装ブースの環境温度の設定の違いにより塗料の粘度が２０００ｍＰａ・ｓ（塗料の温度が３５℃）となる場合には、移動速度が２０〜２５ｍ／ｍｉｎとなり、塗料の供給流量が４００〜７００ｍｌ／ｍｉｎとなる。
尚、上記以外にも、塗膜の膜厚の違い、荷重の違い、塗装ローラ３０の接触幅の違いによって、塗装ローラ３０の移動速度と供給流量は上記と異なる値となるが、例示は省略する。

また、被塗面４１に凸状の塗装領域が存在する場合には、被塗面４１に対する塗装ローラ３０の接触幅が変化する。即ち、被塗面４１が曲率の最も小さい平面である場合には、接触幅は塗装ローラ３０の長さと同じ１７０ｍｍとなるが、被塗面４１の曲率が大きくなるほど（曲率半径が小さくなるほど）、接触幅が狭くなる。そして、塗装ローラ３０側から被塗面４１側に作用する全荷重は一定であることから、接触幅が狭くなるほど、塗装ローラ３０側から被塗面４１に作用する圧力（単位面積当たりの荷重）が大きくなる。この圧力の大きさは、塗装ローラ３０が被塗面４１上でスリップを生じる原因となり得る。したがって、移動速度と供給流量の設定に際しては、接触幅を塗装ローラ３０の全幅寸法よりも狭くした塗装条件の下でも実験を行い、移動速度と供給流量の組合せを設定する。このようにして得られた塗装条件データも、上記塗装条件記憶部５１に予め記憶させておく。

ここで、接触幅が異なる場合の塗装データの例を示す。
＜例４＞
上記例１において、接触幅を８５ｍｍとした場合には、移動速度は例１と同じく２０ｍ／ｍｉｎであるが、塗料の供給流量は１５０〜３００ｍｌ／ｍｉｎとなる。
さらに、ロボット２０の回転台２２とアームの動きについては、被塗物４０毎に予めティーチングによって記憶させておく。被塗物４０の一例を図３及び図４に示す。被塗物４０は、全体として方形をなし、中央に略方形の高台部４２が形成されている。被塗物４０の上面の被塗面４１のうち、高台部４２と高台部４２の周縁の略方形の基板部４３は平坦な水平領域４１ａ，４１ｂとなっており、基板部４３の内周縁に沿った略方形の環状部分は略平坦な傾斜領域４１ｃとなっており、傾斜領域４１ｃと高台部４２の水平領域４１ａとの間の略方形の環状部分は上方へ凸状に膨出した湾曲領域４１ｄとなっている。

ティーチングに際しては、水平領域４１ａ，４１ｂを、塗装ローラ３０と同じ幅寸法若しくは塗装ローラ３０よりも少し狭い幅寸法を有する複数のパスＰａ，Ｐｂに区切る。塗装ローラ３０は各パスＰａに沿って移動しつつ塗料を塗布していく。また、被塗面４１のうち傾斜領域４１ｃと湾曲領域４１ｄについては、実際に塗装ローラ３０を当接させて接触幅を測定し、その測定幅と同じ幅寸法若しくはそれよりも少し狭い幅寸法を有するパスＰｃ，Ｐｄに区切る。この傾斜領域４１ｃと湾曲領域４１ｄのパスＰｃ，Ｐｄは、塗装ローラ３０がその回転中心軸を傾けた状態で同じ高さを保ったまま移動するように、即ち基板部４３と高台部４２との間に仮想される等高線（図示せず）に沿うように区間されている。尚、傾斜領域４１ｃと湾曲領域４１ｄは無端状に連続しているのであるが、ロボット２０は、その構造上、塗装ローラ３０を水平に一回転以上させることはできないため、傾斜領域４１ｃのパスＰｃと湾曲領域４１ｄのパスＰｄについては、夫々、２つに分割している。

尚、傾斜領域４１ｃと湾曲領域４１ｄにおけるパスＰｃ，Ｐｄの設定形態としては、上記以外にも図５に示すように、塗装ローラ３０が、回転中心軸を水平に保ったままで、基板部４３から、一方の傾斜面４１ｃをその勾配方向と平行に（等高線と直角に）上り、湾曲領域４１ｄを経て高台部４２の水平領域４１ａを通過し、反対側の湾曲領域４１ｄと傾斜領域４１ｃを勾配方向と平行に下り、反対側の基板部４３に至るパス（図示せず）に区切ることができる。この場合、パスの幅寸法は塗装ローラ３０の幅と同じかそれよりも少し狭い幅寸法となる。また、この高台部４２を横断するパスと平行な傾斜領域４１ｃ及び湾曲領域４１ｄについては、等高線に沿ったパスと等高線と直交するパスのいずれにも区画することができる。

上記のように複数のパスＰａ〜Ｐｄを区間したら、これら複数のパスＰａ〜Ｐｄを塗装する順序と、各パスＰａ〜Ｐｄにおける塗装ローラ３０の移動方向を決め、各パスＰａ〜Ｐｄ毎に回転台２２とアーム２３，２４の動きをティーチングさせ、そのティーチング情報を、ロボット２０のティーチング情報記憶部５４に記憶させておく。また、各パスＰａ〜Ｐｄ毎に、塗装ローラ３０との接触幅の情報もティーチング情報記憶部５４に記憶させておく。

上記した塗装条件記憶部５１と駆動機構５２とティーチング情報記憶部５４は、コンピュータの制御部５０に接続されている。また、制御部５０には、流量計１３で計測された流量の計測値が入力されるようになっている。さらに、制御部５０からは、ロボット２０の駆動機構５２に対し回転台２２とアーム２３，２４の動きを制御するための制御信号が出力されるようになっているとともに、ポンプ１２に対し塗料の圧送速度を制御するための制御信号が出力されるようになっている。

次に、塗装プログラムの生成手順を、図８を参照して説明する。
入力部５３に、塗装の目標時間が入力され（ステップＳ１０１）、被塗面４１に形成すべき塗膜の膜厚寸法が入力され（ステップＳ１０２）、被塗物の形状（被塗物における被塗面４１と略直角方向の投影形状）のデータが入力され（ステップＳ１０３）、被塗面４１の凹凸形状のデータが入力された後（ステップＳ１０４）、使用される塗装ローラ３０と対応する識別コードが入力されると（ステップＳ１０５）、その塗装ローラ３０が全幅に亘って被塗面４１に接触する場合の接触圧が演算される（ステップＳ１０６）。次に、塗装ブースの雰囲気温度の値が入力（塗装ブースに設置した温度センサからの信号が入力されるようしてもよく、手入力してもよい）されると（ステップＳ１０７）、予め塗装データ記憶部５１に記憶されている塗料の粘度と、ステップＳ１０２で入力された塗膜の膜厚寸法とに基づき、塗料の供給流量及び塗装ローラ３０の移動速度が設定される（ステップＳ１０８）。
この後、被塗物の形状、被塗面４１の凹凸形状及び塗装ローラ３０の幅寸法に基づき、予め記憶されているパス生成ルールに従って塗装ローラ３０のパスＰａ〜Ｐｄ（移動経路）が設定され（ステップＳ１０９）、さらに、各パスＰａ〜Ｐｄにおける塗装ローラ３０と被塗面４１との接触幅寸法が演算される（ステップＳ１１０）。接触幅が異なると、被塗面４１に対する塗装ローラ３０の接触圧が変動するため、各パスＰａ〜Ｐｄ毎に演算された接触幅寸法に応じて塗料の供給流量及び塗装ローラ３０の移動速度を補正する（ステップＳ１１１）。次に、補正後の塗料供給流量と１つのパスＰａ〜Ｐｄの塗装に要する時間（塗装ローラ３０の移動速度）に基づいて塗料の総供給量（塗膜の膜厚）を演算（ステップＳ１１２）する。その演算された塗料の総供給量と必要な塗料の量と比較し（ステップＳ１１３）、その演算値が必要量よりも多くなる（演算された膜厚が所期の膜厚よりも厚くなる）場合は、塗料の供給量を補正する（ステップＳ１１４）。この塗料の供給量の補正の方法としては、１つのパスＰａ〜Ｐｄにおける塗装が完了する前に塗料の供給を停止して、それ以降は塗装ローラ３０に含浸されている塗料だけで塗装を行う方法や、塗料の供給量を全体的に少なくする方法や、塗料の供給と停止を繰り返す方法などがある。
この後、塗装を開始してから塗装が全て完了するまでに要する時間を演算し（ステップＳ１１５）、演算された時間と目標塗装時間とを比較する（ステップＳ１１６）。演算された時間が目標塗装時間よりも短い場合は、プログラムの生成が完了する。これに対し、演算された時間が目標塗装時間を超えている場合は、使用する塗装ローラ３０を変更するために、ステップＳ１０５に戻り、プログラムの生成をやり直す。

次に、本実施形態の作用を説明する。
被塗物４０に対して塗装を行う際には、まず、コンピュータの入力部５３に、塗装ローラ３０側から被塗面４１側に作用する荷重の値、被塗面４１に形成すべき塗膜の膜厚の値、使用する塗料の粘度の値を入力する。この入力部５３に入力された値は制御部５０に入力される。この後、塗装を開始させるための始動操作を行うと、ロボット２０の駆動機構５２と塗料供給路１１のポンプ１２が作動を開始し、塗装ローラ３０が最初のパスＰ（Ｐａ〜Ｐｄのいずれか）の始端に移動してそのパスＰの経路に沿って移動し始めるとともに、塗料が塗装ローラ３０に向けて供給され始める。これと同時に、塗装を開始されたパスＰの接触幅の情報がティーチング情報記憶部５４から制御部５０へ入力され、制御部５０では、この接触幅の入力値と、上記のように既に入力されている荷重、膜厚、塗料の粘度の各値とに基づき、塗装データ記憶部５１に記憶されている塗装データの中から、入力された上記４つの値に対応する移動速度と供給流量を読み出す。そして、制御部５０は、駆動機構５２へ塗装ローラ３０の移動速度を制御する制御信号を出力するとともに、流量計１３からフィードバックされる計測値に基づいてポンプ１２の圧送速度を制御する制御信号をポンプ１２へ出力する。

そして、１つのパスＰへの塗装が完了すると、次のパスＰへの塗装が行われるが、このとき、ロボット２０のティーチング情報記憶部５４からは次のパスＰの接触幅の情報が制御部５０へ入力され、塗装ローラ３０の移動速度の値が新たに読み込まれ、それに基づいて制御部５０から駆動機構５２へ制御信号が入力される。この作動が順次に行われることで、被塗面４１の全ての領域に所定の膜厚の塗膜が形成される。

本実施形態においては、塗装ローラ３０と被塗面４１との摩擦抵抗がスリップの原因の１つであって、その摩擦抵抗が被塗面４１上における塗料の塗布量と塗料の粘度の影響を受けるとともに、摩擦抵抗と移動速度との関係もスリップ発生の原因となり得る、との知見を得た上で、被塗面４１上に形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面４１における塗装ローラ３０との接触幅とに基づいて、塗装ローラ３０の移動速度と、塗装ローラ３０に供給する塗料の単位時間当たりの流量（供給流量）を設定する構成とした。これにより、スリップの原因となる条件に応じた適切な速度で塗装ローラ３０を移動させることで、塗装ローラ３０をスリップさせることなく所望の膜厚の塗膜を形成することができる。

また、本実施形態では、塗装ローラ３０側から被塗面４１に対して一定の荷重が付与されているとともに、被塗面４１における凸状の湾曲領域４１ｄに対する塗装ローラ３０の接触幅が、その湾曲領域４１ｄの曲率に応じて変化し、その塗装ローラ３０の接触幅の変化に応じて被塗面４１に対する接触圧も変動するようになっている。この接触圧は、塗装ローラ３０のスリップの発生に影響を与えるのであるが、塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量と塗装ローラ３０の移動速度を、塗装ローラ３０の被塗面４１への接触圧に基づいて設定したので、塗装ローラ３０のスリップを確実に防止することができる。

＜実施形態２＞
以下、本発明を具体化した実施形態２を図９乃至図１５を参照して説明する。本実施形態２の塗装条件設定装置は、ロボット２０に取り付けた塗装ローラ３０を被塗面４１上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成するローラ塗装において、塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量と、塗装ローラ３０の移動速度とを設定するためのものである。ロボット２０、塗装ローラ３０及び被塗面４１については、上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

塗装条件設定装置は、図９に示すように、コンピュータの制御部６０、制御部６０に各種データを入力するための入力部６１、入力部６１から入力されたデータと予め記憶されている情報とを比較する比較部６２、予測情報記憶手段６３、初期設定情報記憶手段６４、調整情報記憶手段６５、再調整情報記憶手段６６を備えて構成される。また、制御部６０には、塗料をタンク（図示せず）から吸引して塗装ローラ３０側へ圧送するためのポンプ１２と、塗料の単位時間当たりの流量を検出する流量計１３と、ロボット２０の駆動機構５２が接続されている。尚、ポンプ１２、流量計１３、ロボット２０の駆動機構５２は、上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

予測情報記憶手段６３には、図１０に示すように、塗装条件情報６７と、予測設定情報６８が記憶されるようになっている。塗装条件情報６７は、過去の塗装ラインにおいて行われた塗装の実績情報（データ）であり、所定の被塗面４１を塗装する際に塗装に要すべき塗装時間の情報６７ａ、被塗面４１上に形成すべき塗膜の膜厚の情報６７ｂ、塗料の粘度の情報６７ｃ、被塗面４１における塗装ローラ３０の移動経路の幅寸法と曲率に関する被塗面４１形状の情報６７ｄ、塗装ローラ３０の幅寸法と外径寸法に関する塗装ローラ３０の情報６７ｅ、被塗面４１における塗装ローラ３０の接触幅寸法の情報６７ｆとによって構成される。尚、塗装条件情報６７としては、これらの情報のうち少なくともいずれか１つの情報が含まれていれば良い。一方、予測設定情報６８は、上記塗装条件情報６７に基づいて予測した塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの予測供給量６８ａと、同じく上記塗装条件情報６７に基づいて予測した塗装ローラ３０の予測移動速度６８ｂとから構成される。

初期設定情報記憶手段６４は、上記予測情報記憶手段６３に記憶されている塗装条件情報６７のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報６７に基づいて予測情報記憶手段６３から読み出した予測設定情報６８を、塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量及び塗装ローラ３０の移動速度として初期設定して記憶する。

調整情報記憶手段６５は、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面４１に形成すべき塗膜の目標膜厚と、初期設定情報記憶手段６４に記憶されている塗料の供給量及び塗装ローラ３０の移動速度に基づいて行った初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づき、初期設定情報記憶手段６４に記憶されている塗料の供給量及び塗装ローラ３０の移動速度を調整し、その調整した情報を記憶する。

再調整情報記憶手段６６は、塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面４１に形成すべき塗膜の目標膜厚と、調整情報記憶手段６５に記憶されている塗料の供給量及び塗装ローラ３０の移動速度に基づいて行った再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び前記再試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づいて、調整情報記憶手段６５に記憶されている塗料の供給量及び塗装ローラ３０の移動速度を調整し、その調整した情報を記憶する。

また、塗装条件設定装置は、予測情報記憶手段６３から読み出した情報に基づいて、塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量と塗装ローラ３０の移動速度とを設定するための設定手段７０を備えている。設定手段７０は、図１１に示すように、初期設定手段７１と、調整手段７２と、再調整手段７３とによって構成される。
初期設定手段７１は、図１２に示すように、制御部６０と、入力部６１と、比較部６２と、予測情報記憶手段６３と、初期設定情報記憶手段６４とによって構成されている。調整手段７２は、図１３に示すように、制御部６０と、入力部６１と、比較部６２と、初期設定情報記憶手段６４と、調整情報記憶手段６５とによって構成されている。再調整手段７３は、図１４に示すように、制御部６０と、入力部６１と、調整情報記憶手段６５と、再調整情報記憶手段６６によって構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量（以下、供給量という）と、塗装ローラ３０の移動速度（以下、移動速度という）は、初期設定工程、調整工程、再調整工程を経て設定される。
初期設定工程（初期設定手段７１）では、塗装に対応する塗装条件情報が入力部６１から制御部６０に入力されると、制御部６０において、予測情報記憶手段６３に記憶されている塗装条件情報６７のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報６７（入力された情報）に基づいて予測情報記憶手段６３から予測設定情報６８を読み出し（ステップＳ２０１）、その読み出した情報を、供給量及び移動速度として初期設定し、この初期設定情報を初期設定情報記憶手段６４に記憶させる（ステップＳ２０２）。

調整工程（調整手段７２）では、初期設定工程において初期設定した供給量及び移動速度に基づいて初期試験塗装を行い（ステップＳ２０３）、その初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚の情報が入力部６１から制御部６０に入力される。すると、比較部６２においては、初期試験塗装において塗装に要した塗装時間と塗装に要すべき目標塗装時間（予め、制御部６０に入力されている）とを比較し（ステップＳ２０４）、更に、初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚と被塗面４１に形成すべき塗膜の目標膜厚（予め、制御部６０に入力されている）とを比較する（ステップＳ２０５）。制御部６０では、この比較結果に基づき、上記の初期設定工程において初期設定された供給量及び移動速度を調整し（ステップＳ２０６）、この調整情報を調整情報記憶手段６５に記憶させる（ステップＳ２０７）。

再調整工程（再調整手段７３）では、調整工程において設定（調整）した供給量及び移動速度に基づいて再試験塗装を行い（ステップＳ２０８）、その再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び再試験塗装で得られた塗膜の膜厚の情報を制御部６０に入力する。すると、比較部６２においては、再試験塗装において塗装に要した塗装時間と塗装に要すべき目標塗装時間とを比較し（ステップＳ２０９）、更に、再試験塗装で得られた塗膜の膜厚と被塗面４１に形成すべき塗膜の目標膜厚とを比較する（ステップＳ２１０）。制御部６０では、この比較結果に基づき、上記の調整工程において設定された供給量及び移動速度を再調整し（ステップＳ２１１）、この再調整情報を再調整情報記憶手段６６に記憶させる（ステップＳ２１２）。この再調整情報記憶手段６６に記憶された供給量及び移動速度に関する再調整情報が塗装条件として適合していれば（ステップＳ２１３）、再調整工程が終了する。再調整情報が塗装条件に適合していない場合は（ステップＳ２１３）、再調整工程（ステップＳ２０８〜Ｓ２１２）を繰り返す。この繰り返しの回数は、１回に限らず、複数回でもよい。そして、この再調整工程が終了した時点で、再調整情報記憶手段６６に記憶されている情報が、最終的に塗装ローラ３０に対する塗料の単位時間当たりの供給量及び塗装ローラ３０の移動速度として決定される（ステップＳ２１４）。

上述のように、本実施形態２においては、塗装ローラ３０と被塗面４１との摩擦抵抗がスリップの原因の１つであって、その摩擦抵抗が被塗面４１上における塗料の塗布量と塗料の粘度の影響を受けるとともに、摩擦抵抗と移動速度との関係もスリップ発生の原因となり得る、との知見を見い出し、その上で、塗装に要すべき塗装時間と、形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面４１の形状と、塗装ローラ３０の寸法と、被塗面４１における塗装ローラ３０との接触幅とに基づいて、塗装ローラ３０の移動速度及び塗装ローラ３０に供給する塗料の単位時間当たりの流量を設定するという技術的思想を創案した。本実施形態によれば、スリップの原因となる条件に応じた適切な速度で塗装ローラ３０を移動させることで、塗装ローラ３０をスリップさせることなく所望の膜厚の塗膜を所定の時間内に形成することができる。

また、塗料の供給量と塗装ローラ３０の移動速度の設定に際しては、まず、初期設定して試験塗装を行い、その試験塗装の結果に基づいて調整して設定し直し、さらに、試験塗装の結果に基づいて設定し直した後で、再度、試験塗装を行って再調整するようにしたので、実際の塗装に要する時間と目標の塗装時間との誤差、及び実際の塗装で形成される塗膜の膜厚と目標とする膜厚との誤差を、更に小さくすることができる。尚、試験塗装と再調整は、１回だけに限らず、複数回繰り返すことができ、繰り返しの回数を増やすことで、塗装時間及び膜厚の誤差がより小さくなる。また、初期試験塗装（１回の試験塗装）によって得られた供給量及び移動速度に関する調整情報が塗装条件として適合する場合には、再調整工程は行わなくてもよい。

実施形態１の塗装を制御する手段をあらわすブロック図 ロボットと塗料の供給経路をあらわす概略図 被塗物に対する塗装ローラの接触形態をあらわす正面図 被塗面における塗装ローラの移動経路を複数のパスに区画した様子をあらわす平面図 被塗物に対する塗装ローラの接触形態の他の例をあらわす正面図 塗装ローラの縦断面図 塗装ローラの横断面図 塗装プログラムの生成手順をあらわすフローチャート 実施形態２のブロック図 予測情報記憶手段に記憶される情報をあらわすブロック図 設定手段の構成をあらわすブロック図 初期設定手段の構成をあらわすブロック図 調整手段の構成をあらわすブロック図 再調整手段の構成をあらわすブロック図 塗装条件の設定の手順をあらわすフローチャート

符号の説明

２０…ロボット
２４…アーム
３０…塗装ローラ
４１…被塗面
４１ｄ…凸状の湾曲領域
６３…予測情報記憶手段
７０…設定手段
７１…初期設定手段
７２…調整手段
７３…再調整手段

Claims (10)

1. ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成する塗装方法であって、
   被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における前記塗装ローラとの接触幅とに基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定することを特徴とする塗装ローラを用いた塗装方法。
2. 被塗面の凸状の湾曲領域に対し、前記塗装ローラが、一定の荷重を付与した状態で、その接触幅を前記湾曲領域の曲率に応じて変化させながら回転しつつ移動するようになっている請求項１記載の塗装方法において、
   前記塗装ローラの接触幅の変化に起因する被塗面への接触圧の変動に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と前記塗装ローラの移動速度を設定することを特徴とする塗装ローラを用いた塗装方法。
3. ロボットに取り付けられて、被塗面上で回転しつつ移動する塗装ローラと、
   前記塗装ローラに塗料を供給する塗料供給手段と、
   塗膜の形成に際しては、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚と、塗料の粘度と、被塗面における前記塗装ローラとの接触幅とに基づいて、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定手段とを備えていることを特徴とする塗装ローラを用いた塗装装置。
4. 被塗面の凸状の湾曲領域に対し、前記塗装ローラが、一定の荷重を付与した状態で、その接触幅を前記湾曲領域の曲率に応じて変化させながら回転しつつ移動するようになっている請求項３記載の塗装装置において、
   前記設定手段が、前記塗装ローラの接触幅の変化に起因する被塗面への接触圧の変動に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と前記塗装ローラの移動速度を設定することを特徴とする塗装ローラを用いた塗装装置。
5. ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成するローラ塗装において、
   前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する塗装条件設定方法であって、
   塗装に要すべき塗装時間の情報、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚の情報、塗料の粘度の情報、被塗面における前記塗装ローラの移動経路の幅寸法と曲率に関する被塗面形状の情報、前記塗装ローラの幅寸法と外径寸法に関する塗装ローラの情報、被塗面における前記塗装ローラの接触幅寸法の情報のうち少なくとも１つの情報からなる塗装条件情報、及び前記塗装条件情報に基づいて予測した前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの予測供給量と前記塗装ローラの予測移動速度とからなる予測設定情報を記憶する予測情報記憶工程と、
   前記予測情報記憶工程において記憶された前記情報を読み出し、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定工程とを備えていることを特徴とするローラ塗装の塗装条件設定方法。
6. 前記設定工程が、
   前記予測情報記憶工程において記憶された前記塗装条件情報のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報に基づいて読み出した前記予測設定情報を、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量及び前記塗装ローラの移動速度として初期設定する初期設定工程と、
   塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記初期設定工程で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づき、前記初期設定工程において初期設定された前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する調整工程とからなることを特徴とする請求項５記載のローラ塗装の塗装条件設定方法。
7. 前記設定工程が、
   塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記調整工程で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び前記再試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づいて、前記調整工程において設定した前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する再調整工程を備えていることを特徴とする請求項６記載のローラ塗装の塗装条件設定方法。
8. ロボットに取り付けた塗装ローラを被塗面上で回転させつつ移動させることによって塗膜を形成するローラ塗装において、
   前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する塗装条件設定装置であって、
   塗装に要すべき塗装時間の情報、被塗面上に形成すべき塗膜の膜厚の情報、塗料の粘度の情報、被塗面における前記塗装ローラの移動経路の幅寸法と曲率に関する被塗面形状の情報、前記塗装ローラの幅寸法と外径寸法に関する塗装ローラの情報、被塗面における前記塗装ローラの接触幅寸法の情報のうち少なくとも１つの情報からなる塗装条件情報、及び前記塗装条件情報に基づいて予測した前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの予測供給量と前記塗装ローラの予測移動速度とからなる予測設定情報を記憶する予測情報記憶手段と、
   前記予測情報記憶手段から読み出した前記情報に基づき、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量と、前記塗装ローラの移動速度とを設定する設定手段とを備えていることを特徴とするローラ塗装の塗装条件設定装置。
9. 前記設定手段が、
   前記予測情報記憶手段に記憶されている前記塗装条件情報のうち実際の塗装に対応する塗装条件情報に基づいて前記予測情報記憶手段から読み出した前記予測設定情報を、前記塗装ローラに対する塗料の単位時間当たりの供給量及び前記塗装ローラの移動速度として初期設定する初期設定手段と、
   塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記初期設定手段で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った初期試験塗装において塗装に要した塗装時間及び初期試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づき、前記初期設定手段において初期設定された前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する調整手段とを備えていることを特徴とする請求項８記載のローラ塗装の塗装条件設定装置。
10. 前記設定手段が、
    塗装に要すべき目標塗装時間及び被塗面に形成すべき塗膜の目標膜厚と、前記調整手段で設定した供給量及び移動速度に基づいて行った再試験塗装において塗装に要した塗装時間及び前記再試験塗装で得られた塗膜の膜厚とを比較し、その比較結果に基づいて、前記調整手段において設定した前記供給量及び前記移動速度を調整して設定する再調整手段を備えていることを特徴とする請求項９記載のローラ塗装の塗装条件設定装置。

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