JP2011078897A - 塗装作業訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装ブース以外でもハンドガンの移動速度を習得し得るようにする。
【解決手段】塗装作業訓練装置１は、例えば被塗物側の軌跡に沿って配置されるチューブ２と、例えば塗装機側に配置されるハンドガン３とを備えている。チューブ２内には発光体４が水等の流体６と共に移動可能に収容されている。ハンドガン３には発光体４からの光を受光する受光器５が配設されている。チューブ２は、透明若しくは半透明のチューブから成り、当該チューブ２の一端部には、流体６を供給し、吸引するためのポンプが連結され、他端部には、流体６の供給と吸引に対応してスライド伸縮するバックが連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装作業訓練装置に係わり、特に、バンパー塗装等の塗装作業を習熟するための塗装作業訓練装置に関する。

一般に、バンパー等の塗装を行うに際しては、作業者が生産ラインで正式に塗装作業を行う前に、塗装作業を習熟させるための訓練が行われている。

従来から、この種の塗装作業の訓練は図９に示すようにして行われている。先ず、バンパー等の被塗物面１００には、予め塗装機（不図示）の移動の軌跡２００が描かれており、また、図示しない塗装ハンドガン（不図示）の先端部にはバンパー等の被塗物と塗装機の距離と同じ長さの棒体（不図示）が取り付けられている。

しかして、作業者が棒体の先端部をバンパー等の被塗物面１００に対して直交させた状態で被塗物面１００に摺接させながら軌跡２００に沿って移動させることで塗装作業の習熟が行われる。

しかしながら、このような実際に塗料の噴霧を行わないバンパー塗装等の塗装作業訓練においては、作業者は移動軌跡２００に沿った塗装ハンドガンの動かし方を習得できるものの、次のような難点があった。

第１に、塗装ハンドガンの動かし方の習得のみとなり、塗装パターン幅（塗り幅）を体得することができない。

第２に、このような塗装作業訓練によれば、バンパーのように被塗物が平面である場合には容易に行うことができるものの、実際の手吹き塗装においては、ボディー塗装の補正や内板塗装も行う必要があることから、ドア内面板面のような隠れた場所への塗料を入り込ませるための訓練ができない。

第３に、このような塗装作業訓練では、実際に塗料を用いないことから、噴霧している塗料の軌跡を見ることができず、作業者は塗装作業の臨場感を習得することができない。

なお、このようなバンパー塗装の作業訓練装置については、記載すべき先行技術文献情報は見当たらない。

一方、他の塗装技術としては、先端に塗装機を取り付けるための多軸ロボットアームを備えた塗装ロボットで塗装するティーチング装置が知られているが（例えば、特許文献１、２参照）、かかるティーチング装置は、ロボットのティーチングに主眼をおいていることから、数値情報は得られるものの、直接作業者が塗装作業を理解することができず、また塗装作業を理解しながら塗装作業を平行して行うことができないという難点があった。

このため、本出願人は、先に、図１０に示すように、ハンドガン本体３００と、ハンドガン本体３００内に配設される複数条のレーザー導入光ファイバケーブル４００ａ、４００ｂ、４００ｃと、各レーザー導入光ファイバケーブル４００ａ、４００ｂ、４００ｃの先端部にそれぞれ設けられ、ハンドガン本体３００の先端部に離間して配置されるプローブ5００ａ、5００ｂ、5００ｃとを備える塗装作業訓練装置を案出し、出願している（特願２００９−０５６９８７号）。なお、図中、符号６００はトリガーを示している。

このような塗装作業訓練装置によれば、次のような効果がある。

第１に、塗料に代えて、プローブ5００ａ、5００ｂ、5００ｃの先端部からレーザー光を出射することができることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができる。

第２に、レーザー光をレーザー導入光ファイバケーブル４００ａ、４００ｂ、４００ｃで誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができる。

第３に、隠れた場所への塗料の入り込みは、レーザー光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができる。

第４に、ハンドガン本体３００の先端部に水を噴霧するためのノズルを設けた場合には、ノズルから水を噴射させレーザー光を照射すると、水の噴霧による光の散乱で光の軌跡を目視することができ、また、実際の塗装の臨場感を得ることができる。

第５に、各プローブ5００ａ、5００ｂ、5００ｃから、帯状または楕円状のレーザー光を出射させる場合には、被塗物に照射されるレーザー光を同一線上に位置するように調整することで、塗装パターン幅、塗装の塗り重ね部、ハンドガンと被塗物の距離およびハンドガンの傾きを確認することができる。

しかしながら、このような構成の塗装作業訓練装置においては、ハンドガンの移動速度を習得することができないという難点があった。

特開平１０−２６４０５９号公報 特開平１０−２６４０６０号公報

本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、塗装ブース以外でもハンドガンの移動速度（塗装機の移動速度）を習得することができる塗装作業訓練装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様である塗装作業訓練装置は、所定の軌跡に沿って配置されるチューブと、チューブから離間した位置に配置されるハンドガンとを備え、チューブ内には発光体が移動可能に収容され、ハンドガンには発光体からの光を受光する受光器が配設されているものである。

第１の態様である塗装作業訓練装置によれば、被塗物側の軌跡に沿って配置されるチューブと、塗装機側に配置されるハンドガンとを備え、チューブ内には発光体が移動可能に収容され、ハンドガンには発光体からの光を受光する受光器が配設されていることから、チューブ内の発光体を既定の速度（４５０〜５００ｎｍ／ｓｅｃ程度）と同一の速度で移動させると共に、当該発光体からの光をハンドガンの受光器で受光することで、訓練者はハンドガンの移動速度を容易に習得することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様である塗装作業訓練装置において、チューブは、透明若しくは半透明のチューブから成るものである。

第２の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、訓練者はチューブ内に収容された発光体の移動を容易に確認することができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様である塗装作業訓練装置において、チューブ内には流体が充填されているものである。

第３の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様または第２の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、チューブ内の流体を移動させることで、発光体を移動させることができる。

本発明の第４の態様は、第３の態様である塗装作業訓練装置において、チューブの一端部には、流体を供給し、吸引するためのポンプが連結され、チューブの他端部には、流体の供給と吸引に対応してスライド伸縮するバックが連結されているものである。

第４の態様である塗装作業訓練装置によれば、第３の態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、ポンプを構成するシリンダーの回転をシリンダー移動量とすることで、流体の移動、ひいては発光体の移動に脈動が生ぜず、定量性に優れた速度制御を行うことができる。

本発明の第５の態様は、第４の態様である塗装作業訓練装置において、チューブ内のポンプ側およびバック側にはそれぞれストレーナが配設されているものである。

第５の態様である塗装作業訓練装置によれば、第４の態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、発光体がポンプ内やバック内に流入することを防止することができる。

本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置において、受光器は、発光体からの光を受光する受光器本体と、受光器本体の前部側に配置される筒状体とを備えるものである。

第６の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、訓練場における照明等のノイズによる影響を抑えることができる。

本発明の第７の態様は、第６の態様である塗装作業訓練装置において、ハンドガンは、発光体が筒状体の軸線上にあるとき、または軸線上にないときに作動する報知手段を備えているものである。

第７の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第６の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、訓練者は報知手段としてのパトライト等が点灯しなければ、ハンドガンの先端部が正面に向けられた状態にあるものと判断してハンドガンを移動することができる。

本発明の第１の態様乃至第７の態様の塗装作業訓練装置によれば、被塗物側の軌跡に沿って配置されるチューブと、塗装機側に配置されるハンドガンとを備え、チューブ内には発光体が移動可能に収容され、ハンドガンには発光体からの光を受光する受光器が配設されていることから、チューブ内の発光体を既定の速度（４５０〜５００ｍｍ／ｓｅｃ）と同一の速度で移動させると共に、当該発光体からの光をハンドガンの受光器で受光することで、訓練者はハンドガンの移動速度を容易に習得することができる。

本発明の塗装作業訓練装置の一例を示す模式図で、分図（ａ）はチューブとハンドガンの斜視図、分図（ｂ）はチューブの縦断面図である。 本発明の塗装作業訓練装置におけるチューブの一例を示す模式図で、分図（ａ）はチューブの両端部にポンプやバックが連結された状態を示す説明図、分図（ｂ）はチューブ内のポンプ側に第１のストレーナを配設した状態を示す説明図、分図（ｃ）はチューブ内のバック側に第２のストレーナを配設した状態を示す説明図である。 本発明の塗装作業訓練装置における発光体の一例を示す断面図。 本発明の塗装作業訓練装置における軌跡の説明図。 本発明の塗装作業訓練装置におけるチューブの配置状況の一例を示す模式図。 本発明の塗装作業訓練装置におけるハンドガンの一例を示す斜視図。 本発明の塗装作業訓練装置における受光器の一例を示す斜視図。 本発明の塗装作業訓練装置の使用状況を示す説明図。 従来のハンドガンにおける被塗部の軌跡を示す説明図。 従来の塗装作業訓練装置を示す説明図。

以下、本発明の塗装作業訓練装置を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例における塗装作業訓練装置の一例を示す模式図である。

図１（ａ）において、本発明における塗装作業訓練装置１は、所定の軌跡、例えばバンパー等の被塗物側の軌跡に沿って配置されるチューブ２と、当該チューブ２から離間した位置、例えば塗装機側に配置されるハンドガン３とを備えており、チューブ２内には発光体４が移動可能に収容され、ハンドガン３には発光体４からの光を受光する受光器５が配設されている。

チューブ２は、図１（ｂ）に示すように、可視光領域で透明若しくは半透明なナイロン（登録商標）チューブや軟質フッ素樹脂チューブ等に代表されるプラスチック製のチューブで構成されている。チューブ２の内径は、後述する発光体４をチューブ２内において移動可能に配置するに十分な寸法、例えば４０〜４２ｍｍ程度とされている。なお、チューブ２の肉厚は、チューブ２の材質と加工との関係で適宜決定される。

このような構成のチューブ２内には水などから成る流体６が充填されている。これにより、後述するポンプ７（図２参照）の流量制御を自動で行うことで、発光体４の移動速度を制御することができる。

チューブ２の一端部には、図２（ａ）に示すように、チューブ２内に流体６を供給し、またはチューブ２内の流体６吸引するためのポンプ７が液密に連結され、他端部には流体６の供給や吸引に対応してスライド伸縮するバック８が液密に連結されている。

ポンプ７は、例えばロボシリンダー等から成るシリンダー７１を備えており、当該シリンダー７１を回転させることでシリンダーが軸方向に移動（スライド）し、すなわち回転をシリンダー移動量とすることで定量性を確保することができる。これにより、流体６の移動、ひいては発光体４の移動に脈動が生ぜず、定量性に優れた速度制御を行うことができる。

また、チューブ２内のポンプ７側近傍には、図２（ｂ）に示すように、第１のストレーナー１０ａが配設され、チューブ２内のバック８側近傍には、図２（ｃ）に示すように、第２のストレーナー１０ｂが配設されている。このような第１、第２のストレーナー１０ａ、１０ｂをチューブ２内に配設することで、発光体４がポンプ７内やバック８内に流入することを防止することができる。

図３は、発光体４の断面図を示している。

同図において、発光体４は、可視光領域に対して透明若しくは半透明とされ、直径が４０ｍｍ程度とされた球状のケース４１と、当該ケース４１内に収容される発光部４２と、ケース４１内に充填される充填部材４３とを備えており、全体として球状のＬＥＤウキ（電気ウキ）を呈している。

ケース４１は、流体として水を使用する場合はアクリル樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の加工性が良好で安価な材料で形成されている。

発光部４２は、発光部材としてのＬＥＤ４２ａと、当該ＬＥＤ４２ａに電源を供給する電池４２ｂと、必要により設けられるスイッチ４２ｃとを備えており、これらの電池４２ｂおよびスイッチ４２ｃはリード線４２ｄを介してＬＥＤ４２ａに接続されている。ここで、ＬＥＤ４２ａの光度は、受光器５側のアンプも含めて調整され、このような調整により、訓練作業場における照明等の外乱の影響を低減することができる。

充填部材４３は、発光体４が周囲の流体（水などの液体）と比重が同じになるようにするために充填するもので、液体や樹脂等で構成されている。当該液体や樹脂としては、遮光させないため透明であるもの、ＬＥＤ４２ａや電池４２ｂに対して電気的に絶縁性を有しているものを使用する必要があり、また、ＬＥＤ４２ａは、極力、ケース４１の表面側に位置するようにバランズを取ることが好ましい。

このような構成の発光体４は、チューブ２内に、水などの流体６の移動に伴って移動可能に配設されている。また、発光体４は水などの流体６の中で円滑に移動させるため、沈降や浮上が起きない程度に重量調整することが好ましい。発光体４の重量は、発光体４の直径が４０ｍｍ程度で流体として水を使用する場合には、全体として３３〜３４ｇ程度とすることが好ましい。

このような発光体４が移動可能に収容されたチューブ２は、図４に示すようにバンパー等の被塗物９の表面に軌跡９１に沿って這わせられている。なお、当該チューブ２はバインド線（不図示）などにより被塗物９等に固定されている。

当該チューブ２は、図５に示すように、一筆書き状態で配置されることになる。なお、一筆書き状態のチューブ２のうち、軌跡９１の曲がり部に対応する箇所には予めＵ字状のチューブ２１が液密に連結することが好ましい。

ハンドガン３は、図６に示すように、幅寸法Ｈが４０ｍｍ程度のハンドガン本体３１と、ハンドガン本体３１の後端部近傍の下面に下方に向けて突設されたグリップ３２と、グリップ３２の前部位置でハンドガン本体３１に軸支されたトリガー３３と、ハンドガン本体３１内に配置された受光器５とを備えている。

受光器５は、発光体４からの光を受光する受光器本体５１と、受光器本体５１の前部側（発光体４と対向する側）にハンドガン本体３１の軸線と同心状に配設される筒状体５１とを備えている。受光器５は、ノイズ除去のため、特定の波長が特定の強度以上で受光したときを適正な受光状態とみなすように設定されている。具体的には、受光器本体５１が、受光器本体５１に対して６１０〜６６０ｎｍ程度（ピーク値６３５ｎｍ）の光（赤）を感知する一定値以上の強度の光が到達したときのみ検知するように設定されている。これにより、訓練場における照明等のノイズによる影響を抑えることができる。

筒状体としては、図７に示すように、外径が１０ｍｍ程度で、軸方向の長さが１００ｍｍ程度とされた円筒体５２が使用され、当該円筒体５２の内面には黒色塗料５２ａが塗装されている。ここで、受光器本体５１の前部位置（発光体４と対向する側）に所定長の円筒体５２を配設するのは、特定方向以外からの光の受光を防止するためである。具体的には、ハンドガン３が発光体４に対して正面に向けられていない場合の光、すなわち、訓練場においては、様々な方向から光が放射されるところ、受光器本体５１の軸線、ひいては円筒体５２の軸線と、発光体４から放射される光のうち被塗物面と直交する方向の光と一致しない光の入射を防止するためである。また、円筒体５２の内面に黒色塗料を塗装するのは、ハンドガン３が発光体４に対して正面に向けられていない場合にノイズとして入射する光が円筒体内において反射するのを防止するためである。

次に、このように構成された塗装作業訓練装置１の動作について説明する。

図８において、先ず、準備時は流体６を吸引しておき、実際の使用に際しては、泡の混入も問題になるため、脱気を行なうことが好ましい。具体的には、バック８を強制的にスライドさせることでチューブ２内の圧力が下がり、これにより、水などの流体６中に溶存している気体の殆どを除去することができる。

次に、訓練時において、ポンプ７から流体６を供給すると、チューブ２内の流体６がバック８側に向かって移動し、この流体６の移動に伴って発光体４も移動することになる。

一方、訓練者がハンドガン３の先端部、すなわちハンドガン本体３１の発光体４と対向する部位がチューブ２内の発光体４に対して正面に向くように配置した上で、ハンドガン３のトリガ−３３を引く。これにより、受光器５のスイッチがオンとなり、ハンドガン３に内蔵されたタイマー（不図示）が作動する。

そして、訓練者がハンドガン３の先端部を正面に向けた状態で発光体４の移動に合わせて移動させ、発光体４が停止した時点でハンドガン３のトリガー３３を離す。これにより、受光器５のスイッチがオフとなり、訓練者が軌跡に沿ってハンドガン３を移動させた距離、すなわち、発光体４の移動に合わせて移動させた軌跡の長さ（チューブ２の長さ）とタイマーの累積時間とから訓練者におけるハンドガンの移動速度が得られる。

ここで、本発明においては、ハンドガン３のトリガ−３３を引いた状態がハンドガン３の動作状態とされ、訓練者がハンドガン３の先端部を正面に向けた状態のときに、すなわち、ハンドガン３の筒状体５２の軸線上に発光体４があるときに、発光体４からの光が受光されるように設定されていることから、受光器本体５１が発光体４からの光を受光しているときは、ハンドガン３は発光体４の動きに同期しているものとみなすことができる。この場合、受光器本体５１が発光体４からの光を受光していないときは、すなわち、ハンドガン３に、ハンドガン３の先端部が正面を向いていない場合（ハンドガン３の筒状体５２の軸線上に発光体４がないとき）やハンドガン３が発光体４の移動速度と一致していないとき（ハンドガン３が発光体４の移動速度より遅いとき若しくは早いとき）に作動する報知手段、例えばリレーを用いた回路でパトライトをＯＮ−ＯＦＦ（パトライトの点灯・点滅）させる手段を装備させておけば、ハンドガン３の移動が理想とする速度から逸脱しているものと判断することができる。これにより、訓練者は報知手段が作動しなければ（例えば、パトライトが点灯しなければ）ハンドガン３の先端部が正面に向けられた状態にあるものと判断して、ハンドガン３を理想とする速度で移動させることができる。なお、ハンドガン３の理想とする速度は、既定の速度と略同一の速度（４５０〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度）とされている。ハンドガン３の速度は、人手作業による作業作度のムラ（１台の被塗物を塗装する場合、速度の上下が発生し、当該速度は１台ごとに相違している）を発生させないようにする観点から、４５０〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度とされている。

以上述べたように、本発明の塗装作業訓練装置１によれば、チューブ２内の発光体４の移動速度を既定の速度（４５０〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度）と合致させ、訓練者が発光体４の移動速度に合わせてハンドガン３を移動させることで、ハンドガン３の移動速度を習得することができる。

なお、これまで本発明について、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られているいかなる構成であっても採用することができる。

例えば、前述の実施例では、流体６として水を用いているが、流動性のある液体、例えば有機溶剤やアルコール等の揮発性の溶剤でもよい。但し、流体６として有機溶剤を使用する場合は防爆の処置を施す必要のない溶剤を選定することが好ましく、アセトンや酢酸エチル等の樹脂を溶かす液体、あるいは強酸、強アルカリ性の溶剤の場合は、発光部を構成するケースやチューブの材質に対する制約が多くなり、また、流体６としてアルコール等の揮発性の溶剤を使用する場合は、チューブの密閉度が低い場合は流体の容積変化を起したり、夏季に気化を起こし、破裂することがないように留意する必要がある。

また、前述の実施例では、円筒体を使用しているが、例えば先端部から後端側に向かって縮径するラッパ状の筒や六角筒もしくは四角筒などを使用してもよい。

さらに、前述の実施例では、ハンドガン３の先端部が正面を向いていない場合に、報知手段としてのパトライトを点灯させているが、ハンドガン３の先端部が正面を向いている場合に、報知手段としてのパトライトを点灯・点滅させてもよい。

１・・・塗装作業訓練装置
２・・・チューブ
３・・・ハンドガン
４・・・発光体
４２ａ・・・ＬＥＤ
５・・・受光器
５１・・・受光器本体
５２・・・筒状体
６・・・流体
７・・・ポンプ
８・・・バック
１０ａ・・・第１のストレーナ
１０ｂ・・・第２のストレーナ
９１・・・軌跡

Claims (7)

1. 所定の軌跡に沿って配置されるチューブと、前記チューブから離間した位置に配置されるハンドガンとを備え、
   前記チューブ内には発光体が移動可能に収容され、
   前記ハンドガンには前記発光体からの光を受光する受光器が配設されていることを特徴とする塗装作業訓練装置。
2. 前記チューブは、透明若しくは半透明のチューブから成ることを特徴とする請求項１記載の塗装作業訓練装置。
3. 前記チューブ内には流体が充填されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の塗装作業訓練装置。
4. 前記チューブの一端部には、前記流体を供給し、吸引するためのポンプが連結され、
   前記チューブの他端部には、前記流体の供給と吸引に対応してスライド伸縮するバックが連結されていることを特徴とする請求項３記載の塗装作業訓練装置。
5. 前記チューブ内の前記ポンプ側および前記バック側にはそれぞれストレーナが配設されていることを特徴とする請求項４記載の塗装作業訓練装置。
6. 前記受光器は、前記発光体からの光を受光する受光器本体と、前記受光器本体の前部側に配置される筒状体とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の塗装作業訓練装置。
7. 前記ハンドガンは、前記発光体が前記筒状体の軸線上にあるとき、または前記軸線上にないときに作動する報知手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の塗装作業訓練装置。

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