JP2012141421A - 塗装吹付け訓練機 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を簡素化、小型化することにより、テストピースと塗装ガンモデル等を別にして安価に構成することができ、曲面等、異なった形状のテストピースを用いて塗装吹付け訓練を行うことが可能となる、塗装吹付け訓練機を提供する。
【解決手段】塗装吹付け訓練機１００は、基面１１と色彩の異なる所定幅のライン１２が形成され、所定の間隔で二枚の反射面１３・１３が形成された、テストピース１０と、その先端に、テストピース１０の色差を検知する色差センサ２１と、テストピース１０までの距離を検知する距離センサ２２と、が配設された、塗装ガンモデル２０と、色差センサ２１及び距離センサ２２と接続され、計測タイマー３５を具備する、処理装置３０と、を備え、処理装置３０は、距離判定部４１と、軌跡判定部４２と、角度判定部４３と、速度判定部４４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装吹付け訓練機に関し、詳しくは、未習熟の作業者が塗装吹付け作業の訓練を行う際に用いる装置に関する。

従来、自動車工場等の生産現場においては、作業者によって車体等のワークに対する様々な作業が行われている。当該作業に未習熟の作業者をそのような生産現場に配置する場合、事前に作業についての訓練を行うことが必要となる。このような訓練作業を効率的かつ客観的に行うために、訓練作業システムに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

塗装吹付け作業訓練においては、平面状又は曲面状のテストピースに対して、複数種類のセンサを先端に配設した塗装ガンモデルを用いて訓練作業を行い、塗装ガンモデルからテストピースまでの距離、塗装ガンモデルのテストピースにおける軌跡、塗装ガンモデルのテストピースに対する角度、塗装ガンモデルの速度、等についての判定を行う塗装吹付け訓練機が用いられている。

特開２００９−１０９６０９号公報

前記従来技術に係る塗装吹付け訓練機においては、距離センサ、数個の色差センサ、速度センサ等、複数種類のセンサを使用するため、装置構成の複雑化、大型化による設備コストが嵩んでいた。

そこで本発明は、上記現状に鑑み、装置構成を簡素化、小型化することにより、テストピースと塗装ガンモデル等を別にして安価に構成することができ、曲面等、異なった形状のテストピースを用いて塗装吹付け訓練を行うことが可能となる、塗装吹付け訓練機を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、基面に、該基面と色彩の異なる所定幅のラインが形成され、該ラインの両端側に所定の間隔で二枚の反射面が形成された、テストピースと、その先端に、前記テストピースの色差を検知する色差センサと、前記テストピースまでの距離を検知する距離センサと、が配設された、塗装ガンモデルと、前記色差センサ及び前記距離センサと接続され、計測タイマーを具備する、処理装置と、を備え、前記塗装ガンモデルの先端方向を前記テストピースにおける前記ラインの一側から他側へ向かって移動させることにより塗装吹付け訓練を行う塗装吹付け訓練機であって、前記処理装置は、前記距離センサで検知した距離が適正か否かを判定する、距離判定部と、前記色差センサで検知した色差が所定範囲内か否かを判断することにより、前記塗装ガンモデルの先端方向の前記テストピースにおける移動軌跡が適正か否かを判定する、軌跡判定部と、前記距離センサで検知した距離と、前記色差センサで検知した色差と、に基づいて、前記色差が所定範囲内か否かを判断することにより、前記塗装ガンモデルの前記テストピースに対する角度が適正か否かを判定する、角度判定部と、前記色差センサで検知した色差を用いて前記計測タイマーで計測した時間と、前記反射面の間隔の長さと、に基づいて、前記塗装ガンモデルの速度が適正か否かを判定する、速度判定部と、を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、塗装吹付け訓練機の装置構成を簡素化、小型化することにより、テストピースと塗装ガンモデル等を別にして安価に構成することができ、曲面等、異なった形状のテストピースを用いて塗装吹付け訓練を行うことが可能となる。

一実施形態に係る塗装吹付け訓練機を示した概略図。 同じく塗装ガンモデルと処理装置との接続状態を示したブロック図。 同じく一実施例に係る予備測定結果を一覧表で示した図。 同じく一実施例に係る予備測定結果を折れ線グラフで示した図。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ別実施形態に係る塗装吹付け訓練機におけるテストピースを示した概略図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［塗装吹付け訓練機１００］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係る塗装吹付け訓練機１００の構成について、図１及び図２を用いて説明する。
本実施形態に係る塗装吹付け訓練機１００は図１に示す如く、主な構成要素としてテストピース１０と、塗装ガンモデル２０と、処理装置３０と、を備える。以下、各構成要素について具体的に説明する。

テストピース１０は図１に示す如く平面状部材であり、図示しない床面に立設した状態で配置される。そして、テストピース１０の表面は基面１１として形成され、基面１１の上下方向略中央部には、基面１１と色彩の異なる、上下方向に所定幅を有する帯状のライン１２が水平方向に形成される。基面１１とライン１２との色彩は限定されるものではないが、後述する色差センサ２１で互いの色彩の違いを検知できる程度に、それぞれ異なった色彩に形成される必要がある。本実施形態では上記の観点より、基面１１を黒色に、ライン１２を白色に彩色して形成している。

前記ライン１２の左右両端側には、所定の間隔Ｌで鏡状の二枚の反射面１３・１３が配設されている。なお、本実施形態においては、反射面１３・１３をライン１２の左右両端に二枚配設する構成としており、その間に複数の反射面を配設する構成と比較して、素材コストを低減するものとしている。

塗装ガンモデル２０は、作業者が塗装吹付け訓練を行う際に手に持って、前記テストピース１０に対向させて作業を行うものであり、その先端に、色差センサ２１と、距離センサ２２と、が配設されている。色差センサ２１は、色彩を数値化して基準となる色との差を測定するものであり、テストピース１０における色差を検知する。具体的には、色差センサ２１は、テストピース１０における基面１１とライン１２との色差、又は、基面１１及びライン１２と反射面１３・１３との色差を検知するのである。距離センサ２２は、塗装ガンモデル２０の先端からテストピース１０までの距離Ｄを検知する。

塗装ガンモデル２０には、作業者が把持するための把持部２４と、色差センサ２１及び距離センサ２２による検知を開始するスイッチであるトリガー２３と、が配設されている。作業者は、把持部２４を握持しながら塗装ガンモデル２０の先端（色差センサ２１及び距離センサ２２）をテストピース１０から所定距離Ｄだけ離した状態で、テストピース１０上のライン１２に向け、指先でトリガー２３を引きつつ、塗装ガンモデル２０の先端方向をライン１２の左右一側から他側へ移動させることで、訓練作業を行うのである。

処理装置３０は、図１に示す如く、色差センサ２１及び距離センサ２２と接続された、汎用型の電子計算機である。そして、処理装置３０は図２に示す如く、その内部に制御手段３１を備え、制御手段３１とフィールドネットワーク通信機器等によりそれぞれ電気的に接続された、入力手段３２、出力手段３３、記憶手段３４、計測タイマー３５、各種の演算を行う演算手段４０等を主な要素として備える。

前記の各種手段については、例えば、制御手段３１としては、制御手段３１に接続されている各手段の動作や作業工程を制御する制御盤等が用いられる。
制御手段３１は図１及び図２に示す如く、通電を維持しながら端子を固定する端子台２６と、色差センサ２１及び距離センサ２２からのアナログ信号をデジタル変換するＡＤボード２７と、を介して、色差センサ２１及び距離センサ２２と電気的に接続されている。

入力手段３２としては、制御手段３１に接続されたキーボードやマウス等が用いられる。入力手段３２からは、テストピース１０の形状データや色差センサ２１の検知データ、演算プログラム等が入力される。
出力手段３３としては、制御手段３１に接続されたモニタ等が用いられる。出力手段３３では、演算手段４０による演算結果等が出力される。

記憶手段３４や演算手段４０としては、電子計算機におけるＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部や、ＣＰＵからなる演算処理部等が用いられる。記憶手段３４には、テストピース１０の形状データや色差センサ２１の検知データ、その他演算手段４０における演算処理を実行するためのプログラム等が格納される。演算手段４０は、後述するように、距離判定部４１と、軌跡判定部４２と、角度判定部４３と、速度判定部４４と、を備える。

計測タイマー３５は、塗装ガンモデル２０における色差センサ２１の検知結果に基づいて時間の計測を行うように構成されている。具体的には、塗装ガンモデル２０の先端方向を、ライン１２又は基面１１の左右一側（左側）から他側（右側）へ移動させる場合に、スタート側（図１における左側）の反射面１３から、ライン１２又は基面１１に塗装ガンモデル２０の先端が移動し、色差センサ２１が色差を検知した瞬間から時間の計測を開始する。そして、ライン１２又は基面１１から、ゴール側（図１における右側）の反射面１３に塗装ガンモデル２０の先端が移動し、色差センサ２１が色差を検知する瞬間までの時間を計測するのである。

本実施形態に係る塗装吹付け訓練機１００においては上記の如く構成することにより、作業者が平面状のテストピース１０に対して、色差センサ２１及び距離センサ２２を先端に配設した塗装ガンモデル２０を用いて、図１中の矢印Ａに示す如く、塗装ガンモデル２０を基面１１から距離Ｄだけ離した状態で、左側から右側に向かって、塗装ガンモデル２０の先端が反射面１３・１３の間でライン１２上を通過するように、塗装ガンモデル２０を移動させて訓練作業を行うのである。

上記の如く訓練作業を行う際には、色差センサ２１で検知したテストピース１０における色差と、距離センサ２２で検知したテストピース１０までの距離Ｄとの検出データが、端子台２６を経由して、ＡＤボード２７でアナログ信号からデジタル信号に変換された上で、制御手段３１を介して演算手段４０の各判定部に入力される。そして、演算手段４０における各判定部において、塗装ガンモデル２０からテストピース１０までの距離Ｄ、塗装ガンモデル２０のテストピース１０における移動の軌跡、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度、塗装ガンモデル２０の移動の速度、等についての判定を行うのである。ここで、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度とは、テストピース１０に対して直交する方向を０度として、塗装ガンモデル２０の先端方向がこの直交方向から傾いた角度を指すものとする。

次に、演算手段４０における各判定部で行う判定方法について、図３及び図４を用いて具体的に説明する。図３、図４はそれぞれ、一実施例に係る予備測定結果を一覧表及び折れ線グラフで示した図である。

本実施形態に係る塗装吹付け訓練機１００においては、色差センサ２１の実際の検知結果に基づいて、検知データが予備測定結果として予め作成され、この検知データが記憶手段３４に格納されている。具体的には図３及び図４に示す如く、塗装ガンモデル２０からテストピース１０までの距離Ｄについては２００ｍｍから４００ｍｍまで５０ｍｍごとの５段階で、テストピース１０に対する塗装ガンモデル２０の角度については０度から１５度まで５度ごとの４段階で、白色と黒色のそれぞれの対象物について実際に予備測定し、その結果が記憶手段３４に格納されているのである。

本実施例においては、図３の網掛け部分に示す如く、塗装ガンモデル２０からテストピース１０までの距離Ｄについては３００ｍｍが適正であるものとして訓練作業を行うものとする。また、テストピース１０に対する塗装ガンモデル２０の角度については０度から５度の範囲（塗装ガンモデル２０がテストピース１０に対して略直交する姿勢）が適正であるものとして訓練作業を行うものとする。さらに、本実施形態においては、作業者は塗装ガンモデル２０の先端をテストピース１０に向け、塗装ガンモデル２０の先端が白色のライン１２上を通過するように訓練作業を行うことから、色差センサ２１が白色を検知していれば塗装ガンモデル２０のテストピース１０における軌跡が適正であるものとする。

距離判定部４１では、距離センサ２２で検知した、塗装ガンモデル２０からテストピース１０までの距離Ｄが適正か否かを判定する。具体的には、距離Ｄが３００ｍｍを含む所定の範囲内となっているかどうかを判定するのである。

軌跡判定部４２では、色差センサ２１で検知した色差が所定範囲内か否かを判断することにより、塗装ガンモデル２０の先端方向のテストピース１０における移動軌跡が適正か否かを判定する。具体的には図３及び図４に示す如く、予備測定において対象物が白色の場合は検出値が１００を超えているのに対し、対象物が黒色の場合は検出値が１００未満となる。このため、検出値が１００未満であれば塗装ガンモデル２０の先端が黒色の基面１１を通過していたものであると判断して不適正であると判定し、検出値が１００を超えていれば塗装ガンモデル２０の先端が白色のライン１２を通過していたものであると判断して適正であると判定するのである。

角度判定部４３では、距離センサ２２で検知した距離と、色差センサ２１で検知した色差と、に基づいて、色差が所定範囲内か否かを判断することにより、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度が適正か否かを判定する。具体的には図３に示す如く、本実施例における適正距離である３００ｍｍの場合は、予備測定において塗装ガンモデル２０の角度が５度以下の場合は検出値が３００台後半以上を示しているのに対し、角度が１０度以上の場合は検出値が３００台前半以下を示している。このため、検出値が３００台前半以下であれば塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度が１０度以上であると判断して不適正であると判定し、検出値が３００台後半以上であれば塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度が５度以下であると判断して適正であると判定するのである。換言すれば、検出値が図４中に記載する領域Ｒの範囲内にあるか否かで、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度が適正か否かを判定するのである。

速度判定部では、前記の如く色差センサ２１で検知した色差を用いて計測タイマー３５で計測した時間と、反射面１３・１３の間隔Ｌの長さと、に基づいて、塗装ガンモデル２０の移動の速度が適正か否かを判定する。具体的には、間隔Ｌを計測時間で除することにより、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する単位時間あたりの移動距離である速度を算出することができる。このように算出した塗装ガンモデル２０の移動の速度が所定範囲内にあるかどうかを判断することにより、速度が適正か否かを判定するのである。

上記の如く塗装吹付け訓練機１００によれば、作業者が上記の如く訓練作業を行い、演算手段４０における各判定部で行った判定結果が適正であることを確認することで、作業者が塗装吹付け作業に習熟したことを認識するのである。

なお、本実施例においては上記の如く適正な条件を設定したが、この適正条件は予備測定の範囲であれば別の条件とすることもできる。つまり、例えば距離を３５０ｍｍとして、角度を０度から１０度の範囲として適正範囲を設定し、上記と同様に判定することも可能である。

本実施形態に係る塗装吹付け訓練機１００においては上記の如く、塗装ガンモデル２０の先端に、色差センサ２１及び距離センサ２２の二つのセンサのみを配設する構成で、塗装ガンモデル２０からテストピース１０までの距離Ｄ、塗装ガンモデル２０のテストピース１０における軌跡、塗装ガンモデル２０のテストピース１０に対する角度、塗装ガンモデル２０の速度、等についての判定を定量的に行うことが可能となる。つまり、塗装吹付け訓練機１００における塗装ガンモデル２０の装置構成を簡素化、小型化させ、安価に構成することができるのである。また、これにより、テストピース１０と塗装ガンモデル２０等で構成される塗装吹付け訓練機１００を別体として構成し、様々な形状のテストピースを用いて塗装吹付け訓練を行うことが可能となるのである。

別実施形態に係る塗装吹付け訓練機におけるテストピース１１０・２１０について、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。以下の記載においては、塗装ガンモデル及び処理装置の構成や、塗装吹付け訓練機を用いた訓練作業の方法については、前記実施形態と略同様のためその具体的な説明を省略する。

テストピース１１０は図５（ａ）に示す如く、鉛直方向に中心軸を有して湾曲された曲面状部材であり、図示しない床面に立設した状態で配置される。そして、テストピース１１０の表面は黒色の基面１１１として形成され、基面１１１の上下方向略中央部には、上下方向に所定幅を有する帯状で白色のライン１１２が基面１１１の曲面に沿って水平方向に形成される。ライン１１２の左右両端側には、所定の間隔で鏡状の二枚の反射面１１３・１１３が配設されている。

テストピース２１０は図５（ｂ）に示す如く、水平方向に中心軸を有して湾曲された曲面状部材であり、床面に立設した脚部材の上に配置される。そして、テストピース２１０の表面は黒色の基面２１１として形成され、基面２１１の前後方向略中央部には、前後方向に所定幅を有する帯状で白色のライン２１２が基面２１１の曲面に沿って左右方向に形成される。ライン２１２の両端側には、所定の間隔で鏡状の二枚の反射面２１３・２１３が配設されている。

別実施形態に係る塗装吹付け訓練機においては図５（ａ）、（ｂ）に示す如く、平面状部材とは異なった、曲面形状のテストピース１１０・２１０を用いて塗装吹付け訓練を行うことができる。つまり、上記の如く、塗装吹付け訓練機における塗装ガンモデルの装置構成を簡素化、小型化させることにより、テストピース１１０・２１０と塗装ガンモデル等で構成される塗装吹付け訓練機を別体として構成して塗装吹付け訓練を行うことが可能となるのである。

１０ テストピース
１１ 基面
１２ ライン
１３ 反射面
２０ 塗装ガンモデル
２１ 色差センサ
２２ 距離センサ
３０ 処理装置
４１ 距離判定部
４２ 軌跡判定部
４３ 角度判定部
４４ 速度判定部
１００ 塗装吹付け訓練機

Claims (1)

1. 基面に、該基面と色彩の異なる所定幅のラインが形成され、該ラインの両端側に所定の間隔で二枚の反射面が形成された、テストピースと、
   その先端に、前記テストピースの色差を検知する色差センサと、前記テストピースまでの距離を検知する距離センサと、が配設された、塗装ガンモデルと、
   前記色差センサ及び前記距離センサと接続され、計測タイマーを具備する、処理装置と、を備え、
   前記塗装ガンモデルの先端方向を前記テストピースにおける前記ラインの一側から他側へ向かって移動させることにより塗装吹付け訓練を行う塗装吹付け訓練機であって、
   前記処理装置は、
   前記距離センサで検知した距離が適正か否かを判定する、距離判定部と、
   前記色差センサで検知した色差が所定範囲内か否かを判断することにより、前記塗装ガンモデルの先端方向の前記テストピースにおける移動軌跡が適正か否かを判定する、軌跡判定部と、
   前記距離センサで検知した距離と、前記色差センサで検知した色差と、に基づいて、前記色差が所定範囲内か否かを判断することにより、前記塗装ガンモデルの前記テストピースに対する角度が適正か否かを判定する、角度判定部と、
   前記色差センサで検知した色差を用いて前記計測タイマーで計測した時間と、前記反射面の間隔の長さと、に基づいて、前記塗装ガンモデルの速度が適正か否かを判定する、速度判定部と、を備える、
   ことを特徴とする、塗装吹付け訓練機。

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