JP2012161773A - マスキング治具を用いたマスキング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】あらゆるワークに対してマスキング作業を容易に行う。
【解決手段】マスキング装置（１０）は、対象物の位置を検出する第一検出部（２１）と、対象物を把持する対象物把持部（２２）と、接着剤を塗布する塗布部（３１）と、対象物のマスキング部位に貼付けられるべきマスキング治具を把持するマスキング治具把持部（３２）と、マスキング治具把持部によって把持されたマスキング治具の位置を検出する第二検出部（４１）と、ロボット（２０、３０）とを含み、ロボットは、第一検出部により検出された対象物の位置情報に基づいて対象物把持部が対象物を把持すると共に対象物を所定位置に設置する第一搬送作業と、塗布部が対象物のマスキング部位に接着剤を塗布する塗布作業と、第二検出部により検出されたマスキング治具の位置情報に基づいてマスキング治具把持部がマスキング治具を対象物のマスキング部位に貼付ける第二搬送作業とを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装時に非塗装部位を得るための事前のマスキング作業を行うマスキング装置に関する。
塗装作業において塗装を望まない箇所が存在する場合には、その箇所にマスキングテープを貼付けることが行われている。あるいは、そのような箇所をマスキングシートで被覆して、マスキングシートの端面にマスキングテープを貼付ける場合もある。
また、特許文献１においては、被塗装物の一面にマスク部材を配置し、他面に磁石を配置して、マスキング部材を固定することが行われている。この手法では、塗装時にマスキング部材がずれることがなく、またマスク材の着脱も容易に行うことができる。
特開平６−９９１１８号公報
しかしながら、マスキングテープのみを用いる場合およびマスキングシートをマスキングテープで貼付ける場合には、所望の形状にマスキングすることが煩雑であり、作業者の熟練度が必要となる。このことは、ポリエチレンやポリウレタン樹脂などからなるマスキング材を用いる場合も同様である。
また、ワークと一緒にマスキング部材も塗布する場合には、ワークの形状を正確になぞることが困難であり、塗装品質の低下の要因になりうる。また、特許文献１のようにマグネットによってマスキング部材を固定する手法は、ワークの材質や形状によっては適用できない場合があり、汎用性に欠けていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、作業者の熟練度を必要とすることなしに、あらゆるワークに対してマスキング作業を容易に行うことを提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、対象物の位置を検出する第一の検出部と、該対象物を把持する対象物把持部と、接着剤を塗布する塗布部と、前記対象物のマスキング部位に貼付けられるべきマスキング治具を把持するマスキング治具把持部と、該マスキング治具把持部によって把持された該マスキング治具の位置を検出する第二の検出部と、ロボットとを具備し、該ロボットは、前記第一の検出部により検出された前記対象物の位置情報に基づいて前記対象物把持部が前記対象物を把持すると共に対象物を所定位置に設置する第一の搬送作業と、前記塗布部が接着剤を前記所定位置に設置された対象物のマスキング部位に塗布する塗布作業と、前記第二の検出部により検出された前記マスキング治具の位置情報に基づいて前記マスキング治具把持部が前記マスキング治具を前記対象物のマスキング部位に貼付ける第二の搬送作業と、を行うようにしたマスキング装置が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記接着剤が水溶性であって水分の減少によって粘性が増加する性質を有しており、前記マスキング治具が吸水性の材料を含む。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記マスキング治具が段ボール紙である。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記接着剤が天然ゴムラテックスを主成分とする材料である。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記第一の搬送作業、前記第二の搬送作業および前記塗装作業のうちの少なくとも二つが異なるロボットにより実行される。
１番目の発明においては、第一の搬送作業、第二の搬送作業および塗装作業をロボットが行っているので、作業者の熟練度を必要とすることなしに、マスキング治具を対象物に高精度で貼付けることができる。さらに、接着剤を用いてマスキング治具を貼付けているので、対象物の材料や形状に依存することなしに、あらゆる対象物に対してマスキング治具を容易に取付けられ、高品質な塗装を実現することができる。さらに、マスキング作業に要する時間を、作業者がマスキングテープを用いて行った場合と比較して、大幅に短縮でき、従って、生産能力を向上させられる。
２番目の発明においては、接着性を容易に高めることができる。
３番目の発明においては、高価なマスキングテープ等を使用する場合と比較して、マスキング作業を安価で行うことができる。
４番目の発明においては、接着剤の廃棄時に環境に与える負荷を抑えることができる。
５番目の発明においては、複数のロボットを使用することにより、作業に要する時間をさらに短縮させられる。
本発明に基づくマスキング装置の略図である。 図１に示されるマスキング装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）マスキング装置の動作を説明するための第一の図である。（ｂ）マスキング装置の動作を説明するための第二の図である。 （ａ）マスキング装置の動作を説明するための第三の図である。（ｂ）マスキング装置の動作を説明するための第四の図である。 （ａ）マスキング装置の動作を説明するための第五の図である。（ｂ）マスキング装置の動作を説明するための第六の図である。 （ａ）マスキング装置の動作を説明するための第七の図である。（ｂ）マスキング装置の動作を説明するための第八の図である。 （ａ）他の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための第一の図である。（ｂ）さらに他の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための第二の図である。 別の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための第三の図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくマスキング装置の略図である。図１に示される実施形態においては、マスキング装置１０は、六自由度の多関節型ロボットである第一ロボット２０と第二ロボット３０とを含んでいる。これら第一ロボット２０および第二ロボット３０はロボット制御装置１１に接続されている。ロボット制御装置１１はデジタルコンピュータであり、第一ロボット２０および第二ロボット３０の動作全体を制御すると共に、後述する各種の演算処理を行うものとする。
図１に示されるように、第一ロボット２０のアーム先端部近傍には、ワークＷの位置情報を検出する第一ビジョンセンサ２１が取付けられている。また、第一ロボット２０のアーム先端部には、ワークＷを把持するハンド２２が備えられている。これに対し、第二ロボット３０の先端部近傍には、図示しない接着剤源からの接着剤を塗布する塗布部３１が取付けられている。さらに、第二ロボット３０のアーム先端部には、マスキング治具Ｍを吸着把持する吸着部３２が備えられている。吸着部３２の吸着作用は、吸着部３２に接続された真空源（図示しない）により行われる。
ここで、塗布部３１から塗布される接着剤は水溶性であって水分の減少によって粘性が増加する性質を有するのが好ましい。その理由は、後述するマスキング治具Ｍが吸水性の材料を含む場合には、接着剤の接着性を高められるためである。あるいは、塗布部３１から塗布される接着剤は天然ゴムラテックスを主成分とする材料であってもよい。この場合には、接着剤を単独でまたはマスキング治具Ｍと一緒に容易に廃棄できるのが明らかであろう。
また、図１から分かるように、テーブルＴ１の上にはワークＷが載置されている。ここで、ワークＷは、例えば図示しないロボットを構成するアームのフレームであり、他の種類のワークＷであってもよい。また、収容箱Ｂには多数のマスキング治具Ｍが収容されている。これらマスキング治具Ｍは互いに同一形状の板状部材、例えば同一形状の段ボールであり、互いに重ねられて収容箱Ｂ内に収容されている。
さらに、ワークＷを一時的に載置するための仮置き台Ｔ２も図示されている。そして、仮置き台Ｔ２近傍には、作業場の床に固定されていて第一ビジョンセンサ２１と同様な機能を有する第二ビジョンセンサ４１が設置されている。これらテーブルＴ１、仮置き台Ｔ２、第二ビジョンセンサ４１および収容箱Ｂは第一ロボット２０および第二ロボット３０の動作範囲内に位置している。また、これらテーブルＴ１、仮置き台Ｔ２、第二ビジョンセンサ４１および収容箱Ｂの位置関係および寸法はロボット制御装置１１の記憶部（図示しない）に記憶されているものとする。
図２は図１に示されるマスキング装置の動作を示すフローチャートである。また、図３（ａ）〜図６（ｂ）は、それぞれマスキング装置の動作を説明するための図である。以下、これら図面を参照しつつ、本発明のマスキング装置１０の動作について説明する。
なお、本発明において第一ロボット２０および第二ロボット３０により実施されるマスキング装置１０の動作は、ワークを取出して所定位置まで搬送する第一の搬送作業と、ワークに接着剤を塗布する塗布作業と、マスキング治具を取出してワークに貼付ける第二の搬送作業と、を含んでいる。そして、これらの作業が終了すると、マスキング治具が取付けられたワークがマスキング装置から搬出されて、塗装装置により別途、塗装される。
図２のステップＳ１０１においては、ワークＷを第一ビジョンセンサ２１で検出する。図３（ａ）に示されるように、第一ロボット２０をテーブルＴ１上に移動させて、第一ロボット２０の第一ビジョンセンサ２１でワークＷを撮像する。そして、ロボット制御装置１１がワークＷの画像に基づいてワークＷの位置、姿勢を算出すると、ワークＷの検出が終了したと判定される（ステップＳ１０２）。
次いで、第一ロボット２０のハンド２２がワークＷを把持するのに適した位置になるまで、ワークＷの位置、姿勢に基づいて第一ロボット２０を移動させる。次いで、図３（ｂ）に示されるように、第一ロボット２０のハンド２２にワークＷを把持させて、第一ロボット２０がワークＷを仮置き台Ｔ２まで搬送する。次いで、図４（ａ）に示されるように第一ロボット２０がワークＷを仮置き台Ｔ２上にセットする（ステップＳ１０３）。そして、ハンド２２を解放した後で、第一ロボット２０を初期位置まで後退させる。以下、ワークＷをテーブルＴ１から仮置き台Ｔ２まで搬送してセットする作業を第一の搬送作業と呼ぶ。
テーブルＴ１と仮置き台Ｔ２との間の位置関係およびワークＷの形状、寸法は既に分かっているので、第一ロボット２０の初期位置からの移動距離に基づいて、仮置き台Ｔ２上におけるワークＷの位置、姿勢が算出される。次いで、第二ロボット３０を仮置き台Ｔ２上まで移動させる。そして、ステップＳ１０４および図４（ｂ）に示されるように、第二ロボット３０の塗布部３１を起動して、接着剤をワークＷの所望の部位に所望量だけ塗布する（以下、単に「塗布作業」と呼ぶ）。
塗布作業が終了すると、第二ロボット３０を仮置き台Ｔ２から収容箱Ｂまで移動させる。収容箱Ｂ内には、複数のマスキング治具Ｍが互いに積重ねて配置されている。ステップＳ１０５および図５（ａ）においては、第二ロボット３０の吸着部３２が起動して、収容箱Ｂから一つのマスキング治具Ｍを吸着把持する。
次いで、第二ロボット３０は吸着把持したマスキング治具Ｍを第二ビジョンセンサ４１まで移動させる。そして、ステップＳ１０６および図５（ｂ）に示されるように、第二ビジョンセンサ４１が、第二ロボット３０の吸着部３２により吸着されたワークＷを撮像する。これにより、ロボット制御装置１１がワークＷの画像に基づいてワークＷの位置、姿勢を算出する。そして、ワークＷの位置、姿勢が算出されると、ワークＷの検出が終了したと判定される（ステップＳ１０７）。
次いで、ステップＳ１０８および図６（ａ）に示されるように、第二ロボット３０が仮置き台Ｔ２上まで移動される。そして、仮置き台Ｔ２におけるワークＷの位置、姿勢およびマスキング治具Ｍの位置、姿勢に基づいて、第二ロボット３０は、接着剤が塗布されたワークＷの部位にマスキング治具Ｍを貼付ける。本発明においては、接着剤を用いてマスキング治具ＭをワークＷに貼付けているので、ワークＷの材料や形状に関わりなく、あらゆるワークＷに対してマスキング治具Ｍを容易に取付けることができる。
その後、第二ロボット３０をその初期位置まで後退させると共に、第一ロボット２０を仮置き台Ｔ２上まで移動させる。そして、第一ロボット２０のハンド２２は、マスキング治具Ｍが貼付けられたワークＷを把持して、仮置き台Ｔ２から搬出する。マスキング治具ＭによってワークＷは非塗装部位を備えるようになる。従って、後工程の塗装工程においては、非塗装部位以外の箇所についてワークＷを塗装することができる。
このように、本発明においては、第一の搬送作業、第二の搬送作業および塗装作業を第一ロボット２０および第二ロボット３０が行っている。従って、作業者の熟練度を必要とすることなしに、マスキング治具Ｍを対象物Ｗに高精度で貼付けることができる。さらに、本発明においては、マスキング作業に要する時間を、作業者がマスキングテープを用いて行った場合と比較して、大幅に短縮でき、従って、生産能力を向上させることも可能である。また、マスキング治具Ｍ、例えば段ボールは安価であるので、高価なマスキングテープ等を使用する場合と比較して、マスキング作業を安価で行えることも分かるであろう。
なお、図２から図６（ｂ）を参照して説明した実施形態においては第一ロボット２０および第二ロボット３０を使用している。しかしながら、単一のロボットが第一および第二の搬送作業ならびに塗布作業を行うようにしてもよく、この場合には、マスキング装置１０に必要とされるスペースを小さくすることができる。また、第一および第二の搬送作業ならびに塗布作業がそれぞれ別の三つのロボットによって行われるようにしてもよい。この場合には、マスキング作業に要する時間をさらに短くできるのが分かるであろう。
ところで、図７（ａ）は他の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための図である。図７（ａ）においては、第一ロボット２０のハンド２２により把持されたワークＷを第二ビジョンセンサ４１が撮像している。この工程は、図２に示されるステップＳ１０２とステップＳ１０３との間に行うのが好ましい。これにより、ハンド２２により実際に把持されたワークＷの位置、姿勢を算出できるので、ワークＷを仮置き台Ｔ２上に載置する際に、ワークＷの位置決め精度をさらに向上させられる。
また、図７（ｂ）はさらに他の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための図である。図７（ｂ）においては、第二ロボット３０が追加ビジョンセンサ４１ａを備えている。図２に示されるステップＳ１０３とステップＳ１０４との間において、追加ビジョンセンサ４１ａが仮置き台Ｔ２上に載置されたワークＷを撮像する。これにより、仮置き台Ｔ２上に載置されたワークＷの位置、姿勢を算出できるので、ワークＷに接着剤を塗布する塗布作業をさらに高精度で行える。
さらに、図８は別の実施形態におけるマスキング装置の動作を説明するための図である。図８においても、第二ロボット３０が追加ビジョンセンサ４１ａを備えており、図２に示されるステップＳ１０４とステップＳ１０５との間において追加ビジョンセンサ４１ａが収容箱Ｂ内のマスキング治具Ｍを撮像する。これにより、マスキング治具Ｍを収容箱Ｂから高精度で取出すことが可能となる。このことは、収容箱Ｂ内のマスキング治具Ｍの位置にバラツキがある場合に特に有利であるのが分かるであろう。
１０ マスキング装置
２０ 第一ロボット
２１ 第一ビジョンセンサ（第一の検出部）
２２ ハンド（対象物把持部）
３０ 第二ロボット
３１ 塗布部
３２ 吸着部（マスキング治具把持部）
４１ 第二ビジョンセンサ（第二の検出部）
４１ａ 追加ビジョンセンサ
Ｂ 収容箱
Ｍ マスキング治具
Ｔ１ テーブル
Ｔ２ 仮置き台
Ｗ ワーク（対象物）
次いで、第二ロボット３０は吸着把持したマスキング治具Ｍを第二ビジョンセンサ４１まで移動させる。そして、ステップＳ１０６および図５（ｂ）に示されるように、第二ビジョンセンサ４１が、第二ロボット３０の吸着部３２により吸着されたマスキング治具Ｍを撮像する。これにより、ロボット制御装置１１がマスキング治具Ｍの画像に基づいてマスキング治具Ｍの位置、姿勢を算出する。そして、マスキング治具Ｍの位置、姿勢が算出されると、マスキング治具Ｍの検出が終了したと判定される（ステップＳ１０７）。

Claims (5)

  1. 対象物の位置を検出する第一の検出部と、
    該対象物を把持する対象物把持部と、
    接着剤を塗布する塗布部と、
    前記対象物のマスキング部位に貼付けられるべきマスキング治具を把持するマスキング治具把持部と、
    該マスキング治具把持部によって把持された該マスキング治具の位置を検出する第二の検出部と、
    ロボットとを具備し、
    該ロボットは、前記第一の検出部により検出された前記対象物の位置情報に基づいて前記対象物把持部が前記対象物を把持すると共に対象物を所定位置に設置する第一の搬送作業と、前記塗布部が接着剤を前記所定位置に設置された対象物のマスキング部位に塗布する塗布作業と、前記第二の検出部により検出された前記マスキング治具の位置情報に基づいて前記マスキング治具把持部が前記マスキング治具を前記対象物のマスキング部位に貼付ける第二の搬送作業と、を行うようにしたマスキング装置。
  2. 前記接着剤が水溶性であって水分の減少によって粘性が増加する性質を有しており、前記マスキング治具が吸水性の材料を含むことを特徴とする請求項１のマスキング装置。
  3. 前記マスキング治具が段ボール紙である請求項１又は２に記載のマスキング装置。
  4. 前記接着剤が天然ゴムラテックスを主成分とする材料であることを特徴とする請求項１から３の内、いずれか一項に記載のマスキング装置。
  5. 前記第一の搬送作業、前記第二の搬送作業および前記塗装作業のうちの少なくとも二つが異なるロボットにより実行される請求項１から４の内、いずれか一項に記載の記載のマスキング装置。
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