JP2007260578A - 塗装ロボットの噴霧教示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
塗装ロボットに作動と吹付け条件を教示する場合に、塗装部位に合わせて噴霧パターンが変更されても、塗料の噴霧密度が一定に維持されるティーチングが容易にできるようにする。

【解決手段】
噴霧流に対して側面よりパターン調整エアを噴射衝突させて噴霧パターンを調整するスプレーガンを塗装ロボットに搭載し、被塗装物への塗装を行う塗装ロボットの教示方法において、
単位パターン幅あたりの基準塗料密度を予め設定し、該塗料密度を維持するに必要な塗料噴出量に対応する流量制御を行う設定値を演算して出力させ、その出力信号を受けて噴出量を調整する手段を介してスプレーガンから噴霧するようにし、被塗装物の塗装部位に応じてスプレーパターン幅の変更を教示した時に、前記のパターン幅を噴出量設定用に自動入力し、自動的に追従して教示されるようにする。

【選択図】 図1

Description

塗装ロボットの塗装において塗装部位に応じてスプレーパターンを変更した場合にも、最適な塗装条件を維持するように簡単に教示できる方法に関する。

塗装ロボットによる自動塗装は塗装の生産性、高品質化、省資源等において多くの効果が認められている。すなわち塗装ロボットの機能、性能の向上により、熟練した作業者に匹敵する塗装技能、塗装作業の長時間の安定性、作業能率や操作性能から得られる塗装効率と塗装品質を有し、高い評価が得られている。

噴霧塗装作業において、被塗装物の形状や大きさ、あるいは塗装部位によりスプレーパターンを調整して塗装することが効率的に有効であることはよく知られている。一般にスプレーガンは、塗装する部分の幅に合わせて塗装できるように、そのパターン幅が調整できるように構成されている。しかしパターン幅を変更した場合、塗料噴出量は同じを維持するため単位パターン幅当たりの塗膜厚は変化してしまい、塗面のバラツキが生ずる結果となる。

このため作業にあたっては、噴出量を調整するか、スプレーガンの吹付け移動速度を調整するなどの方法が採られるが、塗装ロボット等自動塗装においてはこれらの操作が煩雑でかつ難しいため、本来は塗装部位によってパターン幅を適切に調整して塗装すべきところを、そのままの状態で塗装を継続し、結果としては塗料の無駄な噴霧によって資源を必要以上に使用し、飛散する有害物質による環境影響を与える結果を引き起こしている実態がある。

塗装ロボットの教示は、被塗装物の各塗装位置に対し、その塗装軌跡とそのときのスプレーガンの噴霧条件を記憶させ、繰り返し動作させるデータを作成することで、作業者の大きな負担になっている。教示の方法には幾つかの方法があるが、何れにしても塗装の条件が変わる場合は、その箇所での条件設定が必要となる。

すなわち一つの例として教示の方法の中でも簡単でわかりやすい方法に、塗装ロボット自体を実際の塗装作業と同じ作動を手動で操作し、その作動を記憶させて繰り返し再生するマニュアルティーチングの方法があるが、この場合であっても途中の動作で前記パターン幅の変更等の条件設定が変化する場合は、その点でそれぞれの条件を設定しなければならない。したがって複雑な形状の被塗装物、精密な仕上がりが要求される塗装の場合には、これらの条件設定が増加し、ティーチングに多くの時間と効率的な塗装条件を教示する知識が必要となり、これらの容易化を図ることが生産性を向上させる意味で不可欠とされている。

移動軌跡や被塗装物との塗装距離、移動速度といった動作条件以外の噴霧条件は、通常付帯する制御装置によって空気圧力や塗料噴出量等が設定若しくは調整され、予め記憶されたデータに基づいて出力される信号によって制御される。

スプレーパターンの調整は、通常パターンエアと呼ばれる調整空気の量を変更することによって可能で、予め供給する調整空気量に対するパターン幅を把握しておくことで、任意にパターン幅を設定することが可能である。

また塗料噴出量は供給装置から送り込まれる塗料を調整バルブによって所定の量に設定することができる。通常調整バルブは調整空気圧力によって作動するバルブにより開度が調整されて供給量が制御されるエアオペレート式が多く用いられる。その他塗料噴出量は、供給装置からの供給量そのものを調整して送り込むことによって調整されることもある。その代表的な方法としてサーボモータの駆動によって任意に回転数を制御し、塗料を送り出すギアポンプなどが知られている。

パターン幅には塗装条件に応じた適正な塗料噴出量があり、均一な塗装をするために塗料噴出量によって自動的にパターンが調整され、若しくはパターンによって自動的に塗料噴出量が調整されるごとき技術はすでに知られており、所望の塗料噴出量に調整して塗装を継続することは可能である。しかし前述のとおり、塗装ロボットに適正な塗装作業を覚えこませるためにパターンを変え、それに応じた塗料の噴出量を変えることは非常に面倒で、教示時間も長くなり、実用的には困難であるため、実施されていないのが現状である。

被塗装物の形状によって噴霧位置における塗装面を確認しながらパターン幅だけを調整して教示することによって適正な塗装が教示できれば作業者の負担が軽減され、塗着効率の高い塗装が可能となって、塗装コストの削減のみならず、環境への影響も改善することになる。

特公昭５９−３２２６号公報

本発明は塗装ロボットに教示する場合、被塗装物の形状に合わせて塗装条件のパターン幅を変更すると、予め設定された条件に基づき塗料噴出量が自動的に追従変化し、スプレーパターンの噴霧密度が常に一定となるように制御された再生を可能とし、塗着効率の高い教示を可能にするものである。

噴霧流に対して側面よりパターン調整エアを噴射衝突させて噴霧パターンを調整するスプレーガンを塗装ロボットに搭載し、被塗装物への塗装を行う塗装ロボットの教示方法において、
単位パターン幅あたりの基準塗料密度を予め設定し、該塗料密度を維持するに必要な塗料噴出量に対応する流量制御を行う設定値を演算して出力させ、その出力信号を受けて噴出量を調整する手段を介してスプレーガンから噴霧するようにし、被塗装物の塗装部位に応じてスプレーパターン幅の変更を教示した時に、前記のパターン幅を噴出量設定用に自動入力し、自動的に追従して教示されるようにする。

塗装ロボットにおける作業では、教示の結果によって塗装仕上げの結果のみならず、塗着効率に影響して塗料の有効利用や生産性にかかわる塗装時間等が決まり、きわめて重要となっている。教示は正確であることが要求されるが、そのためには多くの時間と経験を要し、作業者の生産性からは必ずしも満足するに至っていない。

本発明では被塗装物にあわせた塗装として、適正なパターン幅を教示すると、そのパターン幅に応じた必要な塗料噴出量を供給するためのデータが教示され、そのデータに基づいて調整された流量の塗料噴出量が自動的に設定される。したがって作業者は必要なパターン幅を教示するだけで無駄のない塗料噴出量になり、塗着効率の高い塗装プログラムが容易に作成でき、多くの時間を要して作業者の負担になっていた教示時間が短縮され、生産性を高めることができる。
また塗料の節減による塗装コストの低減が図れるとともに、廃棄塗料削減による環境影響の改善にもつながり塗着効率向上による効果は極めて大きい。

図1は本発明を行ったときの動作の流れをブロック図で示したものである。塗装ロボット１は制御装置２を有し、その制御装置２は塗装ロボット１の動作を記憶再生する手段の他、噴霧塗装を制御するための調整エアや塗料流量を調整するためのバルブ制御手段、それらの演算手段９等を含んでいる。
塗装ロボット１に搭載されるスプレーガン３は一般的な機能として塗料噴出を制御する開閉弁、噴霧のための霧化装置を有し、霧化装置は中心噴霧の側面に設けられ調整エアの噴出によってパターン幅を変更するためのパターン調整機能を有している。

スプレーガン３に塗料８を供給する塗料供給装置４はポンプ若しくは加圧容器方式の装置が使用され、経路中に設けた流量制御弁５によって調整された流量の塗料がスプレーガン３に送り込まれる。流量制御弁５は制御装置２からの出力信号により調整制御される圧力制御弁７によって制御された調整空気によって弁開度が調整され所定の塗料供給量を制御できる装置である。圧力制御弁７は電空バルブとして知られている制御弁で、電圧若しくは電流値によって弁の開度が調整され、導入される空気圧力が調整されて吐出するものである。

ここでは図示されていないが正確を期すために流量計を備えたフィードバック手段を設ける場合もある。
また回転量当たりの流量が正確なギアポンプ等を供給装置として、サーボモータによる回転数制御を行うことによって塗料の流量を調整する手段を用いることも可能である。
塗装ロボットの制御装置からの出力は一般的には電圧信号で、これが前記電空バルブ７で空気圧に置き換えられ、前記流量制御弁の調整エアとして送り込まれる。なお前記の流量調整をギアポンプで制御する場合は出力信号がサーボモータの制御信号として出力されることになる。

これらの手段を用い、被塗装物の塗装プログラムを教示するにあたり、スプレーガン１の作動軌跡が教示されると共に、図３のように塗装部位によって広い塗装幅Ａより狭い塗装幅Ｂの塗装に移行するとき、パターン幅が必要に応じて調整されることが望ましい。この場合パターン幅が指定されるとスプレーガンの特性に応じたパターンエア圧力が演算手段９によって求められ、そのエア圧力を供給するに必要な電圧若しくは電流値が特性値として出力される。これらの演算出力は塗装ロボットの機能として予め制御装置２に組み込まれている。

前記出力された電圧若しくは電流値は電空バルブ６において開度調整の制御信号として働き、スプレーガンに供給するパターンエア圧力を調整する。パターンエア圧力はスプレーガンの中心から噴霧される噴霧流に対してその両側面からエアを噴射衝突させて噴霧パターンを広がりのある形状に調整する。

一方で前記指定されたパターン幅は、前記パターン幅に対応する塗料噴出量を予め設定した条件の密度で噴霧するために必要な塗料噴出量を求め、更にその時に必要な流量制御弁５の作動エアを供給する電空バルブ７に出力するデータとして演算される。これによりパターン幅を変更するとそのパターン幅に応じた塗料噴出量が自動的に追従して記憶され、塗装ロボット再生時には、パターン幅の変更に関係なく常に同じ密度の噴霧状態で塗装を行う。

噴出量の自動設定における実施例を説明すると、図２に示すように予めスプレーガンの仕様や塗装条件等に基づいて設定されるデータとしてパターン基準密度ρが設定される。前記流量制御弁５の作動エアを供給する電空バルブ７に出力するデータＹはパターン幅Ｘとの関係において、
Ｙ＝ａρＸ+ｂ として演算される。ここで「ａ」は係数、「ｂ」は補正値を示す。

スプレーの教示において、塗装部位に合わせてパターン幅Ｘを変更すると、そのパターン幅に対する必要な調整空気圧が決まり、その空気圧に対応する電空バルブ６への電圧が出力される。電空バルブ６では導入エアが所定の圧力に設定され、スプレーガン３のパターン調整エアとして供給されて所望のパターン幅で噴霧されることになる。

一方変更されたパターン幅のデータは設定された条件によって電圧値に演算され、制御信号として記憶される。この記憶信号は前述のように電空バルブ７によって所定の空気圧力を流量制御弁５に供給し、塗料の噴出量を設定パターン幅にあわせて同じ噴霧の密度で塗装を可能にする。

パターン幅200ｍｍ、噴出量＝180ｇ/ｍｉｎとすれば、ρ＝0.9ｇ/ｍｍとなる。この状態でパターン幅を50ｍｍとすれば、噴出量＝45ｇ/ｍｉｎとなり、これに対応するバルブ開度に調整されるときに必要な空気圧力が出力される電圧値が電空バルブに出力されることになる。

実際には電空バルブ及び流量制御弁の性能仕様により出力されるデータすなわち電圧値は異なり、これらは塗装ロボットの制御装置に、予め係数「ａ」として設定記憶されることにより、同じ塗装条件でパターン幅が調整されたときにも自動的に追従して適正な噴霧密度で塗装が継続される。また補正値ｂは形成される噴霧パターンの周辺に飛散する塗料粒子等、噴霧の条件によって必要に応じて設定される。

本発明の実施を説明する概要図を示す。 パターン幅の教示に追従して自動的に噴出量を設定する際のフロー図を示す。 塗装部位によるパターン幅の違いを示す説明図。

符号の説明

１ 塗装ロボット
２ 制御装置
３ スプレーガン
４ 供給装置
５ 流量制御弁
６ 電空バルブ
７ 電空バルブ
８ 塗料
９ 演算手段

Claims (1)

1. 噴霧流に対して側面よりパターン調整エアを噴射衝突させて噴霧パターンを調整するスプレーガンを塗装ロボットに搭載し、被塗装物への塗装を行う塗装ロボットの噴霧教示方法において、
   単位パターン幅あたりの基準塗料密度を予め設定し、該塗料密度を維持するに必要な塗料噴出量に対応する設定値を演算し出力する制御装置と該制御装置からの出力信号を受けて噴出量を調整する手段を介してスプレーガンから噴霧するようにし、被塗装物の塗装部位に応じてスプレーパターン幅を変更する教示をした時に、該パターン幅のデータを前記制御装置に自動入力して前記噴出量を演算させ、前記パターン幅に追従した塗料噴出量を教示できるようにした塗装ロボットの噴霧教示方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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