JP2015208729A

JP2015208729A - スプレーユニットおよび塗装システム

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Publication number: JP2015208729A
Application number: JP2014092987A
Authority: JP
Inventors: 岸祐司根; Yuji Negishi
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2034-04-28
Also published as: JP5749374B1

Abstract

【課題】スプレーガンの位相を容易に調整することが可能な、スプレーユニットおよび塗装システムを提供する。
【解決手段】スプレーユニット４０は、支持部材３０に回動自在に取り付けられ、互いに離間して配置された第１のマニホールドフランジ４８と第２のマニホールドフランジ４９とを有するマニホールド４１と、マニホールド４１に取り付けられたスプレーガン５１とを有している。第１のマニホールドフランジ４８と第２のマニホールドフランジ４９との間にプーリ４２が配置され、第２のマニホールドフランジ４９に押圧部材５５が挿着されている。押圧部材５５を用いて、プーリ４２を第１のマニホールドフランジ４８に対して押圧することにより、プーリ４２をマニホールド４１に対して固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、スプレーユニットおよびこのようなスプレーユニットを備えた塗装システムに関する。

従来、例えば小型携帯端末や自動車用部品などの被塗装物に対して塗装を施す場合、被塗装物を回転式の治具に設置し、この被塗装物に対してロボットを用いて塗装を行っている。

このような塗装用ロボットにおいては、ロボットに固定された支持部材にスプレーユニットを取り付け、スプレーユニットのマニホールドを支持部材に対して回動させることにより、スプレーガンを切り換えて使用可能となっている。また、マニホールドに設けられたプーリには、タイミングベルトが巻装されており、タイミングベルトを回動させることによりマニホールドおよびスプレーガンを一体として回動させるようになっている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２００６７６号公報

しかしながら、従来の塗装用ロボットシステムにおいては、長時間使用した後、タイミングベルトのテンションが変化したり、タイミングベルトに歯飛びが生じたりした場合、タイミングベルトのベルトテンション等を調整する必要が生じるが、これによりスプレーガンも回転し、スプレーガンの位相にずれが生じるおそれがある。すなわち、スプレーガンの位置がプーリに対して回転方向にずれてしまうおそれがある。この場合、スプレーガンの位相を元に戻すために、スプレーガンの位相を調整する作業が必要となる。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、スプレーガンの位相を容易に調整することが可能な、スプレーユニットおよび塗装システムを提供することを目的とする。

本発明は、スプレーユニットにおいて、支持部材に回動自在に取り付けられるマニホールドであって、互いに離間して配置された第１のマニホールドフランジと第２のマニホールドフランジとを有するマニホールドと、前記マニホールドに取り付けられたスプレーガンと、前記第１のマニホールドフランジと前記第２のマニホールドフランジとの間に配置されたプーリと、前記第２のマニホールドフランジに挿着された押圧部材とを備え、前記押圧部材を用いて、前記プーリを前記第１のマニホールドフランジに対して押圧することにより、前記プーリを前記マニホールドに対して固定することを特徴とするスプレーユニットである。

本発明は、前記第２のマニホールドフランジと前記プーリとの間に固定用フランジが遊挿され、前記押圧部材は、前記固定用フランジを介して前記プーリを前記第１のマニホールドフランジに対して押圧することを特徴とするスプレーユニットである。

本発明は、前記マニホールドは、前記第１のマニホールドフランジを含む第１のマニホールド部材と、前記第２のマニホールドフランジを含む第２のマニホールド部材とから構成され、前記第１のマニホールド部材と前記第２のマニホールド部材とが着脱自在に連結されていることを特徴とするスプレーユニットである。

本発明は、前記押圧部材は、締結部材からなることを特徴とするスプレーユニットである。

本発明は、前記スプレーガンは、前記マニホールドの前記支持部材側の端部に取り付けられていることを特徴とするスプレーユニットである。

本発明は、前記スプレーユニットと、前記スプレーユニットが取り付けられ、前記スプレーユニットを移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする塗装システムである。

本発明によれば、押圧部材を用いて、プーリを第１のマニホールドフランジに対して押圧することにより、プーリをマニホールドに対して固定している。このため、押圧部材を緩めることにより、プーリとマニホールドとの回転方向の位置関係を容易に調整することができる。一方、プーリとマニホールドとの位置関係を調整した後、押圧部材を締め付けることにより、プーリとマニホールドとをしっかり固定することができる。このようにして、スプレーガンの位相を容易に調整することができる。

本発明の一実施の形態による塗装システムを示す正面図。本発明の一実施の形態による塗装システムを示す底面図（図１のII方向矢視図）。本発明の一実施の形態によるスプレーユニットを示す断面図。本発明の一実施の形態によるスプレーユニットを示す平面図（図３のIV方向矢視図）。本発明の一実施の形態によるスプレーユニットを示す断面図であって、押圧部材を緩めた状態を示す図。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図５は、本発明の一実施の形態を示す図である。

まず、図１および図２により、本発明の一実施の形態による塗装システムの構成について説明する。

図１および図２に示すように、塗装システム１０は、ロボットアーム２１を有するロボット（移動機構）２０と、ロボット２０のロボットアーム２１の先端２１ａに取り付けられた支持部材３０と、この支持部材３０の両端部にそれぞれ回動軸Ｊ_Ａを中心に回動自在に取り付けられた一対のスプレーユニット４０とを備えている。

なお、ロボット（移動機構）２０としては、スプレーユニット４０を所定位置まで移動させることができるものであれば良く、一般に用いられるロボット（例えば垂直多関節ロボット）を用いることができるので、ここでは詳細な説明を省略する。

図１に示すように、ロボットアーム２１の先端２１ａにおいて、第１伝動軸部材２３が回動自在に配設されている。第１伝動軸部材２３は、ロボットアーム２１の長手方向に対して垂直に設けられている。また、第１伝動軸部材２３は、ロボット２０の基端側に設けられた図示しないモータと連結されており、このモータからの駆動力によって、当該第１伝動軸部材２３が回動するようになっている。

また、ロボットアーム２１の先端２１ａには、凹部２２が形成されており、この凹部２２内に、一対のスプレーユニット４０をそれぞれ回動させるための第２伝動軸部材２４が設けられている。この第２伝動軸部材２４は、回動軸Ｊ_Ｂを中心に回動自在となっている。

さらに、第２伝動軸部材２４の一端には傘歯車２６が固着され、この傘歯車２６は、凹部２２内で第１伝動軸部材２３側の傘歯車２５と係合している。これにより、第１伝動軸部材２３からの動力を第２伝動軸部材２４に伝達する際、その回転方向を９０°変換するようになっている。

図１および図２に示すように、支持部材３０は、長尺状の支持部材本体３１と、支持部材本体３１に突設された一対の取付部３２とを有している。このうち一対の取付部３２は、ロボットアーム２１の先端２１ａに、回動軸Ｊ_Ｃを中心に回動自在に連結されている。なお、この回動軸Ｊ_Ｃは、上述した回動軸Ｊ_Ｂに対して垂直に位置している。

また、上記第２伝動軸部材２４は、支持部材本体３１の中央部において、支持部材本体３１に対して垂直に設けられている。この第２伝動軸部材２４の他端にはプーリ２７が取り付けられている。

一方、各スプレーユニット４０は、それぞれ塗料を塗布する複数（本実施の形態においては３つ）のスプレーガン５１が取り付けられるとともに、回動軸Ｊ_Ａを中心に回動するマニホールド４１とを有している。各スプレーガン５１は、ブラケット４３を介してマニホールド４１に連結されている。また各スプレーユニット４０のマニホールド４１の外面には、それぞれプーリ４２が配置されている。なお、マニホールド４１が回動する回動軸Ｊ_Ａは、第２伝動軸部材２４の回動軸Ｊ_Ｂに対して平行に位置している。

また、第２伝動軸部材２４側のプーリ２７と、スプレーユニット４０のプーリ４２とには、タイミングベルト等の駆動ベルト３３が巻き掛けられている。そして、第１伝動軸部材２３からの動力は、第２伝動軸部材２４側のプーリ２７、駆動ベルト３３、および各スプレーユニット４０のプーリ４２からなるベルト伝動機構を介して各マニホールド４１に伝えられ、マニホールド４１と、マニホールド４１に連結された複数のスプレーガン５１とが、回動軸Ｊ_Ａを中心に一体となって回動するようになっている。

なお、スプレーユニット４０は、回動軸Ｊ_Ａを中心に一方の方向（例えば図２の時計回り方向）へ回動するとともに、この一方の方向との逆の方向（例えば図２の反時計回り方向）へも回動するようになっている。この場合、駆動ベルト３３により、一対のスプレーユニット４０は、互いに同一の方向に回転するようになっている。

本実施の形態において、複数のスプレーガン５１は、それぞれ回動軸Ｊ_Ａを中心に一体となって回動し、用途に応じて、使用するスプレーガン５１を切り替え可能となっている。各スプレーガン５１は、回動軸Ｊ_Ａの周囲に放射状かつ等間隔に配置されているが（図２）、これに限らず、各スプレーガン５１は、各回動軸Ｊ_Ａの周りに不均等な間隔で配置されていても良い。

なお、本実施の形態において、各スプレーユニット４０は、それぞれ３つのスプレーガン５１を有しているが、これに限らず、スプレーユニット４０が１つ、２つまたは４つ以上のスプレーガンを有していても良い。

次に、図３および図４を参照して、本実施の形態によるスプレーユニット４０の構成について更に説明する。

図３に示すように、スプレーユニット４０は、支持部材３０の支持部材本体３１に回動自在に取り付けられたマニホールド４１と、マニホールド４１に取り付けられ、それぞれ塗料を塗布する複数（３つ）のスプレーガン５１とを備えている。

このうちマニホールド４１は、クロスローラベアリング等の軸受４６を介して支持部材本体３１に取り付けられており、回動軸Ｊ_Ａを中心に支持部材本体３１に対して回動自在となっている。

マニホールド４１は、中央に配置された円柱状の軸部材４７と、軸部材４７の周囲に連結された第１のマニホールドフランジ４８と、軸部材４７の端部に連結された第２のマニホールドフランジ４９とを有している。第１のマニホールドフランジ４８および第２のマニホールドフランジ４９は、回動軸Ｊ_Ａの軸線方向に沿って互いに離間して配置されている。すなわち、第１のマニホールドフランジ４８は、支持部材本体３１側に位置しており、第２のマニホールドフランジ４９は、第１のマニホールドフランジ４８に対して支持部材本体３１の反対側に位置している。また第１のマニホールドフランジ４８および第２のマニホールドフランジ４９は、それぞれ平面略円形状を有しており、その径は、それぞれ軸部材４７の径より大きくなっている。

また、軸部材４７のうち、第１のマニホールドフランジ４８と第２のマニホールドフランジ４９との間に位置する部分に、上述したプーリ４２が配置されている。このプーリ４２は、中央に円形の開口４２ａを有しており、開口４２ａの直径は、軸部材４７の直径よりわずかに大きくなっている。このため、プーリ４２と軸部材４７とは直接固定されておらず、後述する押圧部材５５を締め付けない状態では、互いに対して軸方向及び回転方向に移動自在である。

なお、マニホールド４１は、第１のマニホールドフランジ４８および軸部材４７を含む第１のマニホールド部材５２と、第２のマニホールドフランジ４９を含む第２のマニホールド部材５３とから構成されている。この第１のマニホールド部材５２と第２のマニホールド部材５３とは、ボルト又はねじ等の締結部材５４により着脱自在に連結されている。このように、第１のマニホールド部材５２と第２のマニホールド部材５３とを着脱自在に連結することにより、プーリ４２を、第１のマニホールドフランジ４８と第２のマニホールドフランジ４９との間の軸部材４７に容易に装着することができる。なお、本実施の形態において、１本の締結部材５４により第１のマニホールド部材５２と第２のマニホールド部材５３とが連結されているが（図４参照）、締結部材５４の本数は複数であっても良い。

マニホールド４１を構成する第１のマニホールド部材５２および第２のマニホールド部材５３とは、それぞれアルミニウム等の金属材料から構成されており、その表面にアルマイト処理やタフラム（登録商標）処理等の表面処理がなされていても良い。

また、第２のマニホールドフランジ４９には、複数（本実施の形態においては６つ）の押圧部材５５が挿着されている。この押圧部材５５は、ボルト又はねじ等の締結部材からなり、支持部材本体３１の反対側から第２のマニホールドフランジ４９に挿入されて螺合されている。このように押圧部材５５がボルト又はねじ等の締結部材からなることにより、押圧部材５５の締め込みの量によって、プーリ４２をマニホールド４１に対して押圧する圧力を調整することができる。

この押圧部材５５は、プーリ４２を第１のマニホールドフランジ４８に対して押圧することにより、プーリ４２をマニホールド４１に対して固定するものである。すなわち、押圧部材５５を締め付けることにより押圧部材５５がプーリ４２側に突出し、これによりプーリ４２が第１のマニホールドフランジ４８に対して押し付けられ、プーリ４２がマニホールド４１に対して固定される。一方、押圧部材５５を緩めた場合、押圧部材５５が引き込まれ、プーリ４２が第１のマニホールドフランジ４８から離れるので、マニホールド４１をプーリ４２に対して回転させることができる。これによりスプレーガン５１の位相、すなわち、マニホールド４１のプーリ４２に対する回転方向の位置を調整することが可能となる。なお、本実施の形態においては、６本の押圧部材５５が周方向に等間隔に設けられているが、押圧部材５５の本数は他の本数であっても良く、また押圧部材５５が不等間隔で設けられていても良い。

第２のマニホールドフランジ４９とプーリ４２との間には、固定用フランジ５６が遊挿されている。この固定用フランジ５６は円環形状を有しており、その中央には、軸部材４７が貫通する円形の開口５６ａが形成されている。第２のマニホールドフランジ４９とプーリ４２との間の間隔は、固定用フランジ５６の厚みより大きい。また、固定用フランジ５６は、プーリ４２に対して面接触しているが、プーリ４２に対して固定されていない。第２のマニホールドフランジ４９には、回動軸Ｊ_Ａの軸線方向に貫通するねじ穴が設けられており、押圧部材５５は、第２のマニホールドフランジ４９のねじ穴に螺合されている。そして押圧部材５５を締め付けることにより、押圧部材５５が回動軸Ｊ_Ａの軸線方向に沿ってねじ込まれ、その先端が第２のマニホールドフランジ４９から固定用フランジ５６側に突出する。押圧部材５５をさらに締め付けることにより、第２のマニホールドフランジ４９から突出した押圧部材５５の先端が固定用フランジ５６に当接し、固定用フランジ５６を押圧する。これにより、押圧部材５５は、固定用フランジ５６を介して、プーリ４２を第１のマニホールドフランジ４８に対して押圧する。このため、押圧部材５５が直接プーリ４２に当接する場合と比較して、押圧部材５５による締結力が固定用フランジ５６の周方向に分散する。このため、固定用フランジ５６に傷等が発生することを防止することができる。なお、固定用フランジ５６は、例えばステンレス鋼等の金属材料から構成されても良い。

またマニホールド４１内には、各スプレーガン５１に塗料やエア等の流体を供給する供給路４４が配設されている。この場合、各供給路４４は、回動軸Ｊ_Ａに沿って延びている。また、各供給路４４の端部には継手５７が設けられ、各継手５７には、スプレーガン５１に対して塗料やエア等の流体を供給するホース４５がそれぞれ連結されている。このように、マニホールド４１内に、各スプレーガン５１に塗料を供給する供給路４４が配設されているので、スプレーユニット４０の周辺の構造を簡単にすることができる。

この場合、各スプレーガン５１は、マニホールド４１の２つの端部４１ａ、４１ｂのうち、支持部材本体３１側の端部４１ａに取り付けられている。また各スプレーガン５１は、それぞれ長尺状のブラケット４３を介してマニホールド４１の端部４１ａに連結されている。この場合、各ブラケット４３は、回動軸Ｊ_Ａに対して直交する方向に放射状に延びている。ブラケット４３の内部には、上記供給路４４に連通するとともに塗料やエア等の流体を供給するための供給路４３ａが形成されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

はじめに、塗装システム１０を用いて被塗装物の塗装を行う際の作用について説明する。

まず、ロボット２０を駆動することにより、ロボットアーム２１を図示しない被塗装物の近傍に移動し、スプレーユニット４０の一つのスプレーガン５１を、当該被塗装物に対して塗装が可能となる位置に移動する。

続いて、ロボットアーム２１を上下左右に移動させ、スプレーガン５１から塗料を塗布することにより被塗装物に塗装を施す。この間、スプレーガン５１には、それぞれホース４５、継手５７、供給路４４、供給路４３ａを順次介して塗料やエア等が供給される。

その後、ロボット２０のロボットアーム２１が停止するとともに、当該スプレーガン５１からの塗料の塗布が停止し、１回目の塗装が終了する。

次に、ロボット２０の基端側に設けられた図示しないモータが駆動することにより、第１伝動軸部材２３が回動する。この第１伝動軸部材２３からの動力は、第２伝動軸部材２４側のプーリ２７、駆動ベルト３３、およびスプレーユニット４０のプーリ４２を順次介してマニホールド４１に伝えられる。これにより、マニホールド４１と、マニホールド４１に連結された３つのスプレーガン５１とが、回動軸Ｊ_Ａを中心に一体となって支持部材本体３１に対して回動する。

次いで、マニホールド４１および３つのスプレーガン５１が回動軸Ｊ_Ａの周りに例えば１２０°回転し、他のスプレーガン５１が被塗装物の側方に移動する。このとき、図示しないモータが停止し、マニホールド４１および３つのスプレーガン５１が停止する。

続いて、ロボットアーム２１を上下左右に移動させることにより、当該他のスプレーガン５１を用いて被塗装物を塗装する。その後、ロボット２０のロボットアーム２１が停止するとともに、当該スプレーガン５１からの塗料の塗布が停止し、２回目の塗装が終了する。

同様にして、更に他のスプレーガン５１を用いて被塗装物を塗装する（３回目の塗装）。このようにして、３つの塗装工程からなる塗装工程が、１台のロボット２０によって行われる。

続いて、スプレーガン５１の位相、すなわち、マニホールド４１のプーリ４２に対する回転方向の位置を調整する際の作用について説明する。

例えば、駆動ベルト３３のテンションが変化したり、駆動ベルト３３に歯飛びが生じたりした際、駆動ベルト３３のベルトテンション等を調整することにより、スプレーガン５１の位相にずれが生じることが考えられる。この場合、スプレーガン５１の位相のずれを修正する必要が生じる。

この際まず、押圧部材５５を緩めることにより、押圧部材５５を引っ込め、固定用フランジ５６から離間させる。このとき、プーリ４２による第１のマニホールドフランジ４８に対する押圧が解除され、プーリ４２が第１のマニホールドフランジ４８に対して回動自在となる（図５参照）。

続いて、マニホールド４１をプーリ４２に対して所定の角度だけ回転させることにより、スプレーガン５１に生じた位相のずれを修正する。

その後、押圧部材５５を再度締め付ける。このとき、押圧部材５５が固定用フランジ５６に当接し、固定用フランジ５６がプーリ４２を押圧することにより、プーリ４２を第１のマニホールドフランジ４８に対して押し付ける（図３の矢印参照）。これにより、プーリ４２が押圧部材５５と第１のマニホールドフランジ４８とによって挟持され、プーリ４２およびマニホールド４１が互いにしっかりと固定される。

このように本実施の形態によれば、押圧部材５５を用いて、プーリ４２を第１のマニホールドフランジ４８に対して押圧することにより、プーリ４２をマニホールド４１に対して固定している。このため、押圧部材５５を緩めることにより、プーリ４２とマニホールド４１との回転方向の位置関係を容易に調整することができる。一方、プーリ４２とマニホールド４１との位置関係を調整した後、押圧部材５５を締め付けることにより、プーリ４２とマニホールド４１とをしっかり固定することができる。このようにして、スプレーガン５１の位相を容易に調整することができる。

なお、比較例として、例えばマニホールド４１の第２のマニホールドフランジ４９に複数の円弧状の長穴を設けるとともに、各長穴にそれぞれボルト又はねじを挿入し、このボルト又はねじをプーリ４２に設けられたねじ穴にそれぞれ螺着することも考えられる。この場合、各長穴内のボルト又はねじを緩めた状態で、マニホールド４１をプーリ４２に対して回転させることにより、スプレーガン５１の位相を調整することができる。一方、本実施の形態によれば、このように長穴を設ける場合と比較して、位相の調整角度が長穴の角度によって制限されることがないので、マニホールド４１をプーリ４２に対して３６０°回転することができ、スプレーガン５１の位相をより自由に調整することができる。さらにプーリ４２にねじ穴を設ける必要もないので、構造を簡単にすることができる。

１０塗装システム
２０ロボット
３０支持部材
３１支持部材本体
３２取付部
３３駆動ベルト
４０スプレーユニット
４１マニホールド
４２プーリ
４３ブラケット
４４供給路
４５ホース
４６軸受
４７軸部材
４８第１のマニホールドフランジ
４９第２のマニホールドフランジ
５１スプレーガン
５２第１のマニホールド部材
５３第２のマニホールド部材
５４締結部材
５５押圧部材
５６固定用フランジ
５７継手

本発明は、スプレーユニットにおいて、支持部材に回動自在に取り付けられるマニホールドであって、互いに離間して配置された第１のマニホールドフランジと第２のマニホールドフランジとを有するマニホールドと、前記マニホールドに取り付けられたスプレーガンと、前記第１のマニホールドフランジと前記第２のマニホールドフランジとの間に配置されたプーリと、前記第２のマニホールドフランジに挿着された押圧部材とを備え、前記押圧部材を用いて、前記プーリを前記第１のマニホールドフランジに対して押圧することにより、前記プーリを前記マニホールドに対して固定でき、前記押圧部材を緩めた際には、前記プーリが前記第１のマニホールドフランジから離れ、前記マニホールドを前記プーリに対して回転させて前記スプレーガンの位相を調整することが可能となることを特徴とするスプレーユニットである。

Claims

スプレーユニットにおいて、
支持部材に回動自在に取り付けられるマニホールドであって、互いに離間して配置された第１のマニホールドフランジと第２のマニホールドフランジとを有するマニホールドと、
前記マニホールドに取り付けられたスプレーガンと、
前記第１のマニホールドフランジと前記第２のマニホールドフランジとの間に配置されたプーリと、
前記第２のマニホールドフランジに挿着された押圧部材とを備え、
前記押圧部材を用いて、前記プーリを前記第１のマニホールドフランジに対して押圧することにより、前記プーリを前記マニホールドに対して固定することを特徴とするスプレーユニット。
前記第２のマニホールドフランジと前記プーリとの間に固定用フランジが遊挿され、前記押圧部材は、前記固定用フランジを介して前記プーリを前記第１のマニホールドフランジに対して押圧することを特徴とする請求項１記載のスプレーユニット。
前記マニホールドは、前記第１のマニホールドフランジを含む第１のマニホールド部材と、前記第２のマニホールドフランジを含む第２のマニホールド部材とから構成され、前記第１のマニホールド部材と前記第２のマニホールド部材とが着脱自在に連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスプレーユニット。
前記押圧部材は、締結部材からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のスプレーユニット。
前記スプレーガンは、前記マニホールドの前記支持部材側の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のスプレーユニット。
請求項１乃至５のいずれか一項記載のスプレーユニットと、
前記スプレーユニットが取り付けられ、前記スプレーユニットを移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする塗装システム。