JP2016055250A

JP2016055250A - 塗布装置、塗布ロボットおよび塗布方法

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Publication number: JP2016055250A
Application number: JP2014183368A
Authority: JP
Inventors: 智春中村; Chiharu Nakamura
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: US20160067732A1; CN105396740A; EP2995431A1; US9849479B2; JP6292092B2

Abstract

【課題】塗布材料を均一に塗布すること。【解決手段】実施形態に係る塗布装置は、吐出部と、支持部と、駆動部とを備える。吐出部は、塗布材料を吐出する吐出口を有する。支持部は、吐出部を、吐出口の位置を中心に移動自在に支持する。駆動部は、支持部に支持された吐出部を移動させる。また、連結部をさらに備える。連結部は、駆動部の出力軸と吐出部の基側とを連結する。また、支持部は、円弧状のレールを有する。吐出部は、レールに基側が支持されるとともに、レールに沿って摺動する。【選択図】図２Ａ

Description

開示の実施形態は、塗布装置、塗布ロボットおよび塗布方法に関する。

従来、シール剤や接着剤などの塗布材料を対象物に対して塗布する塗布装置が知られている。かかる塗布装置は、たとえば、ロボットの先端軸にエンドエフェクタとして取り付けられる。

このように、ロボットに取り付けられる塗布装置としては、塗布材料の供給タイミングを制御可能なものがある。かかる塗布装置を用いる場合、ロボットを対象物に対して一定の速度で移動させつつ、塗布材料の供給開始および供給終了のタイミングを調整することで、塗布状態の均一化を図っている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−７５６９９号公報

しかしながら、上述した従来の塗布装置を用いた場合、対象物に対する塗布材料の塗布状態が均一にならないことがある。これは、対象物の形状に応じてロボットが姿勢を変化させた場合などにロボットの移動速度が変化してしまい、これによって、ロボットのエンドエフェクタに固定された塗布装置の移動速度が変化してしまうためである。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、塗布材料を均一に塗布することができる塗布装置、塗布ロボットおよび塗布方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る塗布装置は、吐出部と、支持部と、駆動部とを備える。前記吐出部は、塗布材料を吐出する吐出口を有する。前記支持部は、前記吐出部を前記吐出口の位置を中心に移動自在に支持する。前記駆動部は、前記支持部に支持された前記吐出部を移動させる。

実施形態の一態様によれば、塗布材料を均一に塗布することができる。

図１は、実施形態に係る塗布装置の概要説明図である。図２Ａは、塗布装置の模式斜視図（その１）である。図２Ｂは、塗布装置の模式斜視図（その２）である。図３は、塗布装置の動作説明図である。図４Ａは、塗布装置の他の例の模式側面図である。図４Ｂは、塗布装置の他の例の模式正面図である。図５Ａは、塗布装置の他の例の動作説明図（その１）である。図５Ｂは、塗布装置の他の例の動作説明図（その２）である。図６は、実施形態に係る塗布ロボットの模式斜視図である。図７Ａは、従来の塗布動作の説明図である。図７Ｂは、図７Ａにおけるａ部拡大図である。図８Ａは、塗布動作の説明図である。図８Ｂは、図８Ａにおけるｂ部拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する塗布装置、塗布ロボットおよび塗布方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（塗布装置）
まず、図１を参照して実施形態に係る塗布装置の概要について説明する。図１は、実施形態に係る塗布装置の概要説明図である。なお、図１では、３次元で相互に直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定している。かかる座標系は、他の図においても記載する場合がある。

また、以下で説明する塗布装置は、たとえば、対象物となる鋼板などの被塗布面に接着剤などの塗布材料を塗布するものである。

図１に示すように、塗布装置１は、吐出部２と、支持部３と、駆動部４とを備える。吐出部２は、塗布材料（たとえば、接着剤）を吐出する吐出口２３を有する。支持部３は、吐出部２を、吐出口２３の位置を中心に移動自在に支持する。すなわち、支持部３は、吐出口２３の位置を固定しながら吐出部２の姿勢を変化させる。

駆動部４は、支持部３に支持された吐出部２を、支持部３を介して移動させる。具体的には、駆動部４は、吐出部２を移動させるために、吐出部２へと回転駆動力を付与する駆動源を有する。なお、かかる駆動源としては、たとえば、サーボモータを用いることができる。

そして、図１に示すように、塗布装置１では、吐出口２３の位置を変えずに吐出部２の姿勢を変化させるため、吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つことができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

また、たとえば、塗布装置１を、吐出口２３を被塗布面から一定距離として移動させながら塗布材料を塗布するような場合でも、吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つことができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

なお、実施形態に係る塗布装置１では、駆動部４の出力軸と吐出部２の基側とを連結する連結部をさらに備える構成とした。また、連結部が、駆動部４に設けられる駆動側部材と、吐出部２に設けられる従動側部材とを備える構成とした。さらに、駆動側部材が開口を有し、従動側部材がピンを有する構成とした。かかる構成については、図２Ａ、図２Ｂおよび図３を用いて後述する。

また、実施形態に係る塗布装置１では、支持部３が円弧状のレールを有し、吐出部２が円弧状のレールに沿って摺動する構成とした。かかる構成についても、図２Ａ、図２Ｂおよび図３を用いて後述する。

また、実施形態に係る塗布装置１では、駆動部４を、吐出口２３の中心軸に対して出力軸が直交するように配置する構成とした。かかる構成についても、図２Ａ、図２Ｂおよび図３を用いて後述する。

なお、上述した塗布装置１では、吐出部２が、吐出口２３の位置を中心として２次元的あるいは３次元的に姿勢を変化させるが、たとえば、図１に示すように、吐出部２が、吐出口２３の位置を中心としてＹＺ平面と平行な平面またはＸＺ平面と平行な平面に沿って姿勢を変化させる構成としてもよい。

また、たとえば、図１に示すように、吐出部２が、吐出口２３の位置を中心としてＹＺ平面と平行な平面およびＸＺ平面と平行な平面のいずれにも姿勢を変化させる構成としてもよい。

次に、図２Ａ、図２Ｂおよび図３を参照して実施形態に係る塗布装置１の詳細について説明する。図２Ａおよび図２Ｂは、塗布装置１の模式斜視図である。なお、図２Ａは、塗布装置１を上方から見た図であり、図２Ｂは、塗布装置１を下方から見た図である。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、吐出部２は、本体２１と、ノズル２２とを備える。本体２１内には、圧送ポンプ（図示せず）によって圧送される塗布材料が温調ケーブル（図示せず）などを通じて供給される。

なお、本体２１と圧送ポンプとの間に、たとえば、塗布材料の供給量を高精度で制御可能なサーボポンプを設けてもよい。ここで、サーボポンプは、圧力制御を行わないため、温度変化に伴う塗布材料の粘度変化の影響を受けない。したがって、サーボポンプを設けた場合、本体２１とサーボポンプとの間に温調ケーブルではなく通常のケーブルを使用することができる。

ノズル２２は、本体２１から突出して設けられる。ノズル２２の先端面には、開口が設けられる。かかる開口は、上述した吐出口２３となる。以下、塗布装置１では、吐出口２３側を先側とし、本体２１のノズル２２がある側とは反対側を基側とする。

また、ノズル２２の基側には、開閉によって塗布材料の吐出および不吐出を切り替えるバルブ２４が設けられる。なお、バルブ２４の開閉制御は、塗布制御部（図示せず）が行う。

また、吐出部２の基側、すなわち、本体２１には、後述する支持部３のレール３１に本体２１を摺動可能に連結させる摺動部２５が設けられる。かかる摺動部２５は、レール３１を把持し、レール３１の曲率に沿った円弧方向に動作の自由度を有する。さらに、本体２１には、後述する連結部６を構成するピン６２１がＸ軸負方向側へと突出して設けられる。ここで、ピン６２１は、先端にローラ６２１ａを有する。なお、ローラ６２１ａを省略し、回転自在なピンを本体に設けることとしてもよい。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、支持部３は、レール３１と、固定板３２とを備える。レール３１は、ＹＺ平面と平行な平面に沿って延伸する円弧状に形成される。レール３１は、レール３１の中央に位置した状態の吐出部２における吐出口２３の位置を中心（０度）にした場合にて、所定角度の中心角を有する。かかる中心角は、たとえば、９０度程度であることが好ましい。図示の例では、レール３１が、吐出口２３の位置を０度として−α度〜＋α度の中心角を有する。なお、レール３１の中心角が９０度よりも小さい角度であってもよく、大きい角度であってもよい。

固定板３２は、略扇形状に形成される。固定板３２の円弧状の端縁におけるＸ軸正方向側には、レール３１が固定される。また、固定板３２のＸ軸負方向側は、後述する取付部５に固定される。

支持部３は、吐出部２を、レール３１が延伸する方向に摺動可能に支持する。また、図２Ｂに示すように、支持部３には、吐出部２の移動を制限するストッパとなる突起３３，３３が設けられる。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、駆動部４は、支持部３のＸ軸負方向側に設けられ、駆動源４１と、減速機４２とを備える。駆動源４１は、たとえば、サーボモータであり、出力軸４１ａの向きが吐出口２３の中心軸ＡＸと直交する向きとなるように配置される。

なお、吐出口２３の中心軸ＡＸとは、ノズル２２の軸方向に延伸する線であり、かつ、吐出口２３の中心を通る線である。また、減速機４２は、駆動源４１のＸ軸正方向側に駆動源４１と同軸配置される。

また、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、塗布装置１は、取付部５と、連結部６とをさらに備える。取付部５は、立板５１と、天板５２とを備える。立板５１は、支持部３と駆動部４との間に設けられる。立板５１には、Ｘ軸正方向側に支持部３の固定板３２が固定される。また、立板５１は、Ｘ軸負方向側が駆動部４の減速機４２に固定される。さらに、立板５１は、出力軸４１ａを貫通させる貫通孔（図示せず）を有する。

天板５２は、立板５１に対して直交するように立板５１の一端面に設けられる。天板５２は、たとえば、後述する塗布ロボット１０の先端（エンドエフェクタ）に取り付けられる。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、連結部６は、駆動側部材６１と、従動側部材６２とを備える。駆動側部材６１は、取付部５の立板５１に沿って延伸する板状に形成され、本体２１と立板５１との間に設けられる。駆動側部材６１の一端側には、駆動源４１の出力軸４１ａが連結される。駆動側部材６１は、出力軸４１ａの回転に連動して出力軸４１ａの軸まわりに旋回する。また、従動側部材６２は、上述したピン６２１およびローラ６２１ａを有する。

また、駆動側部材６１には、吐出口２３の中心軸ＡＸ方向（図２Ａおよび図２Ｂでは、Ｚ軸方向）に延伸する長孔状の開口６１１が設けられる。開口６１１には、ピン６２１の先端に設けられたローラ６２１ａが挿通される。連結部６では、駆動側部材６１と従動側部材６２との間で、駆動部４からの回転駆動力が伝達される。

また、駆動側部材６１に従動側部材６２が追従する場合、開口６１１は、ローラ６２１ａに対して、開口６１１の延伸方向への移動を許容するとともに、ローラ６２１ａの軸まわりの回転を許容する。

ここで、図３を参照して塗布装置１の動作について説明する。図３は、塗布装置１の動作説明図である。なお、図３では、説明の便宜上、塗布装置１の動作に関与しない部分を一部省略している。図３に示すように、吐出部２は、支持部３のレール３１に沿って摺動する。

駆動部４（図２Ａおよび図２Ｂ参照）の出力軸４１ａが回転すると、出力軸４１ａに連動して連結部６がＹＺ平面と平行な平面に沿って旋回する。連結部６が旋回すると、ピン６２１を介して吐出部２がレール３１に沿って摺動する。ここで、連結部６の旋回中心Ｐは、出力軸４１ａと同軸上にある。また、吐出部２の回転中心Ｏは、吐出口２３の位置にある。したがって、上述したように、吐出口２３の位置は移動しない。

また、上述したように、吐出部２の移動範囲は、所定角度（好ましくは、９０度程度）に規制されている。塗布装置１では、吐出部２は、レール３１の中央に位置した状態を基準（０度）として、ＺＹ平面と平行な平面に沿って所定の角度範囲を移動する。なお、図３では、移動後の吐出部２および連結部６（開口６１１、ローラ６２１ａ）を二点鎖線で示している。

また、図３に示すように、吐出部２が基準位置（０度となる位置）にある場合、ピン６２１（図２Ａ参照）のローラ６２１ａは、開口６１１の一方の端縁に当接している。連結部６がＹ軸正方向または負方向のいずれかへと旋回すると、連結部６に連動して吐出部２が同方向に回動する。

吐出部２が、たとえば、＋α度（Ｙ軸正方向側にα度）回転すると、本体２１がストッパである一方の突起３３（図２Ｂ参照）に当接する。また、吐出部２が、たとえば、−α度（Ｙ軸負方向側にα度）回転すると、本体２１が他方の突起３３（図２Ｂ参照）に当接する。かかる構成によって、吐出部２の移動を所定範囲内に規制することができる。

また、吐出部２の回転中心Ｏと連結部６の旋回中心Ｐとは、吐出口２３の中心軸ＡＸ上の異なる位置に配置される。たとえば、連結部６の旋回中心Ｐを吐出部２の回転中心Ｏの位置に配置すると、駆動部４の出力軸４１ａが回転中心Ｏに配置され、吐出口２３による塗布材料吐出の妨げとなる。

そこで、吐出部２の回転中心Ｏと連結部６の旋回中心Ｐとを、吐出口２３の中心軸ＡＸ上の異なる位置に配置する。また、２つの中心Ｏ，Ｐを異なる位置に配置することで、連結部６の開口６１１を長孔状とする。さらに、開口６１１を長孔状とすることで、開口６１１が、吐出部２と連結部６とにおける回転軌跡の差を許容することができる。

具体的には、連結部６が旋回すると、移動する開口６１１内をピン６２１（図２Ａ参照）のローラ６２１ａが、開口６１１の延伸方向に直動するとともに、開口６１１内で軸まわりに回転する。このため、開口６１１は、ピン６２１によって自らの回転を阻まれることなく、かつ、ピン６２１を自らの回転に追従させることができる。

上述した実施形態に係る塗布装置１によれば、吐出口２３の位置を変えずに吐出部２の姿勢を変化させるため、吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つことができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

また、吐出部２が円弧状のレール３１に沿って摺動することで、吐出口２３の位置を中心として位置固定しつつ、吐出部２を姿勢変化させることができる。さらに、レール３１の中心角を９０度程度とすることで、たとえば、塗布装置１を塗布ロボット１０（図６参照）に取り付けた場合に、塗布ロボット１０と効率的に協働させることができる。

また、駆動部４を、吐出口２３の中心軸ＡＸに対して出力軸４１ａが直交するように配置することで、吐出部２の移動制御が容易となるうえ、塗布装置１をコンパクトに構成することができる。

また、駆動部４と吐出部２との間に連結部６を設けることで、支持部３を固定しつつ、吐出部２をレール３１に沿って摺動させることができる。

なお、上述した実施形態に係る塗布装置１では、連結部６において、駆動側部材６１が開口６１１を有し、従動側部材６２がピン６２１を有する構成とした。しかし、これに限定されず、たとえば、吐出部２に、駆動側部材６１として位置が固定されたピニオンを設け、従動側部材６２として円弧状のラックを設ける構成としてもよい。かかる構成では、出力軸４１ａの回転駆動力によってピニオンが回転し、ピニオンの回転によってラックが延伸方向へと移動する。かかるラックに吐出部２が取り付けられることで、吐出部２を、吐出口２３の位置を中心として姿勢変化させることができる。これにより、構造簡素となる。

また、上述した実施形態に係る塗布装置１では、レール３１の両端付近に突起３３，３３を設けて吐出部２のストッパとしたが、たとえば、駆動側部材６１の開口６１１の両端縁にピン６２１（ローラ６２１ａ）を当接させることでストッパ機能を有する構成としてもよい。かかる構成によれば、単独でストッパとして機能させることができることに加え、突起３３，３３によるストッパと併用することで、吐出部２の二重規制が可能となる。

また、上述した実施形態に係る塗布装置１では、支持部３が、吐出部２が摺動可能なレール３１を有する構成としたが、これに限定されず、たとえば、支持部３に円弧状のラックを設け、連結部６の従動側部材６２がピニオンを有する構成としてもよい。かかる構成によれば、吐出部２を高精度で移動制御することができる。

また、たとえば、支持部３に、吐出部２を移動させるためにボールネジを設ける構成としてもよい。かかる構成によっても、吐出部２を高精度で移動制御することができる。

また、上述した実施形態に係る塗布装置１では、吐出部２が、１つのレール３１を摺動することで、２次元的に姿勢変化する構成としたが、これに限定されず、たとえば、レール３１と交差するような他のレールをさらに備えてもよい。次に、図４Ａ〜図５Ｂを参照して吐出部２が３次元的に姿勢変化する例について説明する。

図４Ａは、塗布装置の他の例の模式側面図である。図４Ｂは、塗布装置の他の例の模式正面図（一部断面図）である。また、図５Ａおよび図５Ｂは、塗布装置の他の例の動作説明図である。なお、以下では、上述した実施形態に係る塗布装置１と異なる点を説明し、重複する説明を省略する。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、塗布装置７０は、上述した吐出部２、支持部（第１の支持部）３、駆動部（第１の駆動部）４、取付部（第１の取付部）５および連結部（第１の連結部）６に加え、第２の支持部７１と、第２の駆動部７２と、第２の取付部７３と、第２の連結部７４とをさらに備える。

第２の支持部７１は、第１の取付部５に後述する第２の連結部７４を介して連結され、第１の支持部３のレール３１（図２Ａおよび図２Ｂ参照）と直交する向き（Ｘ軸方向）に延伸する円弧状の一対の他のレール７１１，７１１（図４Ｂ参照）を有する。なお、一対の他のレール７１１，７１１は、後述する第２の取付部７３の一対の立板７３１，７３１（図４Ｂ参照）に設けられる。

また、図４Ｂに示すように、第２の支持部７１は、支持台７１２と、一対の摺動部７１３，７１３とを備える。支持台７１２は、第１の取付部５が取り付けられることで、第１の取付部５を介して吐出部２、第１の支持部３、第１の駆動部４および第１の連結部６を支持する。

また、一対の摺動部７１３，７１３は、後述する従動側部材７４２の連結板７４２２，７４２２に設けられ、それぞれ一対の他のレール７１１，７１１を把持する。かかる一対の摺動部７１３，７１３は、それぞれ一対の他のレール７１１，７１１の曲率に沿った円弧方向に動作の自由度を有する（図４Ａ参照）。

第２の駆動部７２は、第１の取付部５を他のレール７１１に沿って移動させる。すなわち、第２の駆動部７２は、第１の取付部５を介して、吐出部２、第１の支持部３、第１の駆動部４および第１の連結部６を移動させる。

図４Ａに示すように、第２の駆動部７２は、上述した第１の駆動部４と同様、Ｘ軸負方向側に設けられ、駆動源７２１と、減速機７２２とを備える。駆動源７２１は、たとえば、サーボモータであり、出力軸７２１ａの向きが吐出口２３の中心軸ＡＸと直交する向きとなるように配置される。また、出力軸７２１ａの先端には、後述する駆動側部材７４１（図４Ｂ参照）の第１ベベルギヤ７４１１が設けられる。

第２の取付部７３は、一対の立板７３１，７３１と、天板７３２とを備える。一対の立板７３１，７３１には、第２の駆動部７２が固定される。天板７３２は、一対の立板７３１，７３１に対して直交するように各立板７３１，７３１の一端面に設けられる。天板７３２は、たとえば、後述する塗布ロボット１０の先端（エンドエフェクタ）に取り付けられる。

図４Ｂに示すように、第２の連結部７４は、駆動側部材７４１と、従動側部材７４２とを備える。駆動側部材７４１は、第１ベベルギヤ７４１１と、第２ベベルギヤ７４１２と、他の出力軸７４１３と、板体７４１４と、開口７４１５とを備える。上述したように、第１ベベルギヤ７４１１は、出力軸７２１ａの先端に設けられる。第２ベベルギヤ７４１２は、第１ベベルギヤ７４１１と噛合するとともに、他の出力軸７４１３に設けられる。

他の出力軸７４１３は、Ｙ軸方向に沿って、出力軸７２１ａと直交して配置される。他の出力軸７４１３は、両端が板体７４１４に固定される。また、板体７４１４には、長孔状の開口７４１５が設けられる。なお、板体７４１４および開口７４１５の詳細については、図５Ａを用いて後述する。

図４Ｂに示すように、従動側部材７４２は、２つのピン７４２１，７４２１と、一対の連結板７４２２，７４２２とを備える。ピン７４２１は、一端側が連結板７４２２に固定されるとともに、他端側が板体７４１４の開口７４１５に挿通される。また、連結板７４２２の外側面には、摺動部７１３が設けられる。

ここで、図５Ａを参照して駆動側部材７４１および従動側部材７４２の動作について説明する。図５Ａに示すように、第２の駆動部７２から出力された回転駆動力は、第１ベベルギヤ７４１１と第２ベベルギヤ７４１２との噛合によって、出力軸７２１ａと直交する他の出力軸７４１３に伝達される。

他の出力軸７４１３が回転すると、たとえば、略矩形に形成された板体７４１４の他の出力軸７４１３が固定された側とは反対側（先端側）が矢線ｃ方向へと揺動する。また、板体７４１４が、たとえば、図５Ａにおける二点鎖線で示す位置から実線で示す位置へと揺動すると、板体７４１４の長手方向に延伸した長孔状の開口７４１５に沿ってピン７４２１が摺動する。

さらに、ピン７４２１が、図５Ａにおける二点鎖線で示す位置から実線で示す位置へと揺動すると、ピン７４２１が固定された連結板７４２２を介して、摺動部７１３が第２の支持部７１の他のレール７１１に沿って他のレール７１１の円弧方向（矢線ｄ方向）へと移動する。

このように、第２の連結部７４は、第２の支持部７１と第２の駆動部７２との間に設けられ、第２の駆動部７２からの回転駆動力を第２の取付部７３へと伝達する。第２の連結部７４では、たとえば、ベベルギヤなどの歯車とリンク機構とを組み合わせるなどして、第２の駆動部７２の出力軸７２１ａの回転駆動力を直線駆動力へと変換する。

すなわち、第２の支持部７１では、第１の取付部５を介して吐出部２を、他のレール７１１，７１１が延伸する方向に摺動可能とする。この場合、吐出部２は、吐出口２３の位置を中心としてＸ軸方向に所定範囲移動することができる。図４Ａの例では、吐出部２は、吐出口２３の位置を中心（０度）として−β度〜＋β度の範囲を移動することができる。

これにより、図５Ｂに示すように、塗布装置７０では、吐出部２が、吐出口２３の位置を中心にＸ軸およびＹ軸方向の双方に移動する。すなわち、吐出部２は、３次元的に自由に姿勢変化することができる。

上述した塗布装置７０によれば、吐出口２３の位置を変えずに吐出部２を姿勢変化させるため、吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つことができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

また、第２の取付部７３が円弧状の他のレール７１１に沿って摺動することで、第２の取付部７３を介して、吐出口２３の位置を中心として位置固定しつつ、吐出部２を姿勢変化させることができる。さらに、第１の支持部３のレール３１（図２Ａおよび図２Ｂ参照）の中心角に加え、第２の支持部７１の他のレール７１１の中心角を所定角度（好ましくは、５０度程度）とすることで、塗布ロボット１０（図６参照）と効率的に協働させることができる。

（塗布ロボットおよび塗布方法）
次に、図６を参照して実施形態に係る塗布ロボットについて説明する。図６は、実施形態に係る塗布ロボットの模式斜視図である。なお、以下で説明する塗布ロボットは、単腕型のいわゆる多関節ロボットである。

図６に示すように、塗布ロボット１０は、床面などに設置される基台１１上に、垂直軸（軸Ｓ）まわりに旋回自在に取り付けられた旋回ベース１２を有する。旋回ベース１２には、下部アーム１３が水平軸（軸Ｌ）まわりに回転可能に軸支される。

また、下部アーム１３の上端部には、上部アーム１４が水平軸（軸Ｕ）まわりに回転可能に軸支される。さらに、上部アーム１４の先端には、上部アーム１４の長さ方向の中心軸（軸Ｒ）まわりに回転可能に手首部１５が取り付けられる。

手首部１５は、揺動体１６と、回転体１７とを備える。揺動体１６は、Ｒ軸と直交する軸（軸Ｂ）まわりに回転可能に軸支されて揺動する。また、回転体１７は、揺動体１６の先端で回転軸（軸Ｔ）まわりに回転する。

そして、回転体１７の先端には、塗布ロボット１０の先端軸である軸Ｔと吐出部２が基準位置にある状態における吐出口２３の中心軸ＡＸとが同軸となるように塗布装置１が取り付けられる。

次に、図７Ａ〜図８Ｂを参照して塗布ロボット１０の塗布動作について説明する。図７Ａは、従来の塗布動作の説明図である。図７Ｂは、図７Ａにおけるａ部拡大図である。図８Ａは、塗布動作の説明図である。図８Ｂは、図８Ａにおけるｂ部拡大図である。

なお、塗布ロボット１０（図６参照）を用いて塗布工程を行う場合、塗布ロボット１０は、予め設定された作業線に沿って対象物（以下、ワークという）Ｗの被塗布面に塗布材料を塗布する。また、塗布ロボット１０は、塗布材料を吐出する吐出口２３を、ワークＷの被塗布面に対して常に一定距離に保ちつつ、塗布材料を塗布する。

ここで、図７Ａに示すように、従来は、塗布ロボットの軸Ｔと吐出口２３Ａの中心軸ＡＸＡとが常に一致する構成であった。たとえば、塗布ロボットが吐出部２Ａを矢線方向に動作させながらワークＷの被塗布面に塗布する場合、ビード形状を安定させるためには、吐出口２３Ａを被塗布面に対する面直を保つ必要がある。また、作業速度（吐出部２Ａの移動速度）を一定に保つ必要がある。

図７Ｂに示すように、被塗布面が曲面や傾斜面であると、従来は、塗布ロボットが常に姿勢を変化させながら軸Ｔを傾けることで、吐出口２３Ａにおいて被塗布面に対する面直を保つようにしていた。

ところが、図７Ａにおけるａ部では、吐出口２３ＡをワークＷに対して面直に保つために軸Ｔの姿勢（向き）を速やかに変える必要がある。上述した従来の塗布ロボットの構成では、軸Ｔの向きを変えるため、塗布ロボットの各軸を動作させ姿勢を変更するが、動作の遅い軸（負荷の大きい軸）の影響により、ａ部付近で大きな速度変動が生じることがある。

また、図７Ａの例のみならず、吐出口の向きが軸Ｔと一致しているような塗布ロボットの構成では、吐出口の姿勢変更時に速度変更が生じやすいことが一般的に言える。

図８Ａに示すように、塗布ロボット１０は、たとえば、吐出部２を矢線方向に動作させながらワークＷの被塗布面に塗布する場合、被塗布面が平坦部分から曲面へと変化しても塗布装置を動作させて吐出部２が吐出口２３の位置を中心として姿勢変化する動作を行う。

すなわち、塗布ロボット１０では、実質的に動作軸が１軸追加されており、自由度の冗長性を有している。これにより、特異点の姿勢を避けながら、各軸の動作が少なくなる動作を行うことができる。

また、かかる塗布ロボット１０には、追加された塗布装置の動作軸が吐出口２３の位置を変えずに姿勢のみを変える機構であるため、一般的な自由度の冗長性を有するロボットに比べて作業の教示がしやすいという利点もある。

したがって、図８Ｂに示すように、塗布ロボット１０は、軸Ｔを傾けることなく吐出口２３の中心軸ＡＸを被塗布面に対して直交する角度に保つことができる。すなわち、吐出口２３は、被塗布面に対する面直を保つことができる。また、塗布ロボット１０は、軸Ｔを傾けなくてよく、応答性の高い、すなわち、動作の速い吐出部２のみを動作させることで作業速度（吐出部２の移動速度）を略一定に保つことができる。

上述した実施形態に係る塗布ロボット１０によれば、塗布ロボット１０が、吐出口２３の位置を変えずに吐出部２を姿勢変化させるため、吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つことができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

また、塗布ロボット１０は、１軸追加されることから自由度の冗長性を有するため、作業速度が略一定となる動作を実現することができる。これにより、塗布材料を均一に塗布することができる。

なお、上述した実施形態に係る塗布ロボット１０では、吐出口２３の中心軸ＡＸが軸Ｔと同軸となるように塗布装置１を取り付けたが、これに限定されず、たとえば、吐出口２３の中心軸ＡＸが軸Ｒと同軸となるように塗布装置１を取り付けてもよい。かかる構成によれば、軸Ｔの場合と同様、１軸追加されることから自由度の冗長性を有するため、作業速度が略一定となる動作を実現することができる。

また、上述した実施形態に係る塗布ロボット１０では、ビード形状が丸ビードの場合を説明したため、吐出口２３を面直に保つようにしたが、これに限定されず、たとえば、三角ビードの場合は、吐出口２３の中心軸を一定の角度でワークＷの被塗布面に対して多少傾ける必要がある。

そして、上述した実施形態に係る塗布方法によれば、塗布工程において吐出口２３の向きを被塗布面に対して常に面直に保つため、かかる塗布工程を含むことによって、塗布材料を均一に塗布することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１塗布装置
２吐出部
３支持部
４駆動部
６連結部
１０塗布ロボット
２１本体
２２ノズル
２３吐出口
３１レール
４１駆動源
４１ａ出力軸
６１駆動側部材
６２従動側部材
６１１開口
６２１ピン
７１１他のレール
ＡＸ中心軸

Claims

塗布材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、
前記吐出部を、前記吐出口の位置を中心に移動自在に支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記吐出部を移動させる駆動部と
を備えることを特徴とする塗布装置。
前記駆動部の出力軸と前記吐出部の基側とを連結する連結部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
前記支持部は、
円弧状のレールを有し、
前記吐出部は、
前記レールに基側が支持されるとともに、該レールに沿って摺動すること
を特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
前記支持部は、
前記レールを移動自在に支持する円弧状の他のレールを有し、
前記レールは、
前記他のレールに沿って摺動すること
を特徴とする請求項３に記載の塗布装置。
前記連結部は、
前記駆動部の出力軸に連結される駆動側部材と、
前記吐出部の基側に設けられる従動側部材と
を備え、
前記駆動側部材および前記従動側部材の間で動力が伝達されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の塗布装置。
前記駆動側部材は、
前記駆動部の出力軸と直交する向きに延伸する開口を有し、
前記従動側部材は、
回転自在に支持されるピンを有し、
前記ピンは、
前記開口に挿通され、回転しつつ該開口に沿って直動すること
を特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
前記駆動部は、
前記吐出口の中心軸に対して出力軸の向きが直交するように配置されること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の塗布装置。
請求項１〜７のいずれか一つに記載の塗布装置が、先端軸と前記吐出口の中心軸とが同軸となるように取り付けられること
を特徴とする塗布ロボット。
塗布材料を吐出する吐出口を有する吐出部と、前記吐出部を前記吐出口の位置を中心に移動自在に支持する支持部と、前記吐出部を移動させる駆動部とを備える塗布装置が先端軸と前記吐出口の中心軸とが同軸となるように取り付けられた塗布ロボットを用い、前記駆動部で前記吐出部を移動させることによって前記吐出口の被塗布面に対する面直状態を保ちながら前記塗布材料を塗布する塗布工程
を含むことを特徴とする塗布方法。