JP2018126831A - 塗装システムおよび固定式操作ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペースを削減すること。
【解決手段】塗装システムは、複数の塗装ロボットと、固定式操作ロボットとを備える。複数の塗装ロボットは、塗装ブース内に固定され、所定の搬送向きに搬送される車両を塗装する。固定式操作ロボットは、搬送向きについて複数の塗装ロボットの上流側または下流側で塗装ブース内に固定され、車両における前または後の開閉部材を操作する。また、固定式操作ロボットは、鉛直軸まわりに旋回する第１アームを備える。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、塗装システムおよび固定式操作ロボットに関する。

従来、外部と隔離された空間を有する塗装ブース内に車両などの被塗装物をコンベアで搬送し、搬送中の被塗装物をロボットで塗装する塗装システムが知られている。

かかる塗装システムとしては、高さが異なる第１の走行ガイドレールおよび第２の走行ガイドレールをコンベアに沿うように塗装ブース内に設置し、各走行ガイドレールに移動式のロボットをそれぞれ設置したものがある（たとえば、特許文献１参照）。

国際公開第２００８／１０８４０１号

しかしながら、上記した従来技術のように、高さが異なる走行ガイドレールを設ける場合、車両の左右側に計４つの走行ガイドレールが必要となる。そして、塗装ブースには、走行ガイドレールや走行ガイドレールに設置されるロボットを支持する強度が求められる。このため、塗装ブースの構成が複雑になり、塗装システムの設置スペースがかさんでしまう。

実施形態の一態様は、設置スペースを削減することができる塗装システムおよび固定式操作ロボット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装システムは、複数の塗装ロボットと、固定式操作ロボットとを備える。複数の塗装ロボットは、塗装ブース内に固定され、所定の搬送向きに搬送される車両を塗装する。固定式操作ロボットは、前記搬送向きについて前記複数の塗装ロボットの上流側または下流側で前記塗装ブース内に固定され、前記車両における前または後の開閉部材を操作する。また、固定式操作ロボットは、鉛直軸まわりに旋回する第１アームを備える。

実施形態の一態様に係る固定式操作ロボットは、ベース部と、第１アームと、第２アームと、第３アームと、第４アームと、第５アームと、先端治具とを備える。ベース部は、塗装ブース内に固定される。第１アームは、前記ベース部に基端部が支持され、鉛直向きの第１軸まわりに旋回する。第２アームは、前記第１アームの先端側に基端側が支持され、前記第１軸と平行な第２軸まわりに旋回する。第３アームは、前記第２アームの先端側に基端側が支持され、前記第２軸と平行な第３軸まわりに回転するとともに前記第３軸に沿って下方へ延伸する。第４アームは、前記第３アームの先端側に基端側が支持され、前記第３軸と垂直な第４軸まわりに旋回する。第５アームは、前記第４アームの先端側に基端側が支持され、前記第４軸と平行な第５軸まわりに旋回する。先端治具は、前記第５アームに着脱可能に固定され、塗装ブース内を所定の搬送向きに搬送される車両における前または後の開閉部材を操作する。

実施形態の一態様によれば、設置スペースを削減することが可能となる塗装システムおよび固定式操作ロボットを提供することができる。

図１は、実施形態に係る塗装システムの側面模式図である。 図２は、実施形態に係る塗装システムの上面模式図である。 図３は、ワークの説明図である。 図４は、塗装ロボットを示す斜視図である。 図５は、移動式操作ロボットを示す斜視図である。 図６は、固定式操作ロボットを示す斜視図である。 図７Ａは、上流側の固定式操作ロボットの姿勢その１を示す図である。 図７Ｂは、上流側の固定式操作ロボットの姿勢その２を示す図である。 図７Ｃは、上流側の固定式操作ロボットの姿勢その３を示す図である。 図７Ｄは、上流側の固定式操作ロボットの姿勢その４を示す図である。 図７Ｅは、上流側の固定式操作ロボットの姿勢その５を示す図である。 図８Ａは、下流側の固定式操作ロボットの姿勢その１を示す図である。 図８Ｂは、下流側の固定式操作ロボットの姿勢その２を示す図である。 図８Ｃは、下流側の固定式操作ロボットの姿勢その３を示す図である。 図８Ｄは、下流側の固定式操作ロボットの姿勢その４を示す図である。 図８Ｅは、下流側の固定式操作ロボットの姿勢その５を示す図である。 図９は、塗装システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、塗装システムの動作手順を示すシーケンス図である。 図１１は、第１の変形例に係る塗装システムの上面模式図である。 図１２は、第２の変形例に係る塗装システムの上面模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する塗装システムおよび固定式操作ロボット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。また、以下では、自動車などの車両が被塗装物である場合について説明するが、被塗装物は車両には限られない。

また、以下に示す実施形態では、「水平」、「垂直」、「鉛直」、「同一」あるいは「対称」といった表現を用いるが、厳密に「水平」、「垂直」、「鉛直」、「同一」あるいは「対称」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容する。

まず、実施形態に係る塗装システム１について図１および図２を用いて説明する。図１は、実施形態に係る塗装システム１の側面模式図であり、図２は、実施形態に係る塗装システム１の上面模式図である。

ここで、図１は、図２におけるＹ軸正方向視の側面図である。このため、図２におけるＹ軸正方向視で手前側の装置に隠れるロボットや装置の記載を省略している。なお、図１および図２に示した各ロボットの構成の詳細については、図４および図５を用いて後述する。

また、図１および図２には、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きが正方向であるＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、搬送装置２１０の搬送向き（Ｘ軸正方向）を「前側」あるいは「下流側」、逆向きを「後側」あるいは「上流側」、搬送向きに向かって右を「右側」、左を「左側」と記載する。また、上面視で、搬送装置２１０の搬送向きについて中央を通る面を対称面Ｐ２（図２参照）、一対の塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２の中間位置と、一対の塗装ロボット１０Ｌ１，１０Ｌ２の中間位置とを通る面を対称面Ｐ１（図１および図２参照）とする。

なお、図１および図２に示すように、塗装ブース２００内には、塗装ロボット１０、移動式操作ロボット２０、固定式操作ロボット４０といったロボットがそれぞれ複数台設置される。このため、複数台設置されるロボットなどの装置については、符号の末尾に識別用の文字を付加することとする。

たとえば、搬送装置２１０の右側に設置される装置には「Ｒ」を、左側に設置される装置には「Ｌ」を付加する。また、搬送向きに沿って複数の装置がある場合には、さらに、数字を付加する。たとえば、塗装ロボット１０Ｌ２は、搬送装置２１０の左側に設置された複数の塗装ロボット１０のうちの１台であり、図２に示した場合では、搬送向きの下流側に設置された塗装ロボット１０を指す。

なお、図１および図２に示した移動式操作ロボット２０、走行台３０およびガイド３１を省略することとしてもよい。すなわち、塗装ブース２００内のロボットを、塗装ロボット１０および固定式操作ロボット４０とすることとしてもよい。この点については、図１１を用いて後述する。

ここで、ワーク５００は、対称面Ｐ２について、たとえば、対称な形状である。ただし、ワーク５００は厳密に対称な形状である必要はなく、ワーク５００の左側のロボットおよび右側のロボットが同じ動作を行う程度の形状であればよい。

ワーク５００の左側については、塗装ロボット１０Ｌ１，１０Ｌ２、移動式操作ロボット２０Ｌ１，２０Ｌ２が作業を行う。また、ワーク５００の右側については、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２、移動式操作ロボット２０Ｒ１，２０Ｒ２が作業を行う。なお、固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂは、ワーク５００の前後における開閉部材の操作を行う。

なお、図２に示したように、ワーク５００は、対称面Ｐ２について対称な形状であるので、搬送装置２１０を挟んで対向する各ロボットは、お互いに左右対称な動作を行いつつワーク５００に対する塗装や操作を行う。具体的には、移動式操作ロボット２０Ｒ１，２０Ｌ１、走行台３０Ｒ１，３０Ｌ１、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２、走行台３０Ｒ２，３０Ｌ２、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２は、それぞれ、左右対称な動作を行う。

以下、塗装ブース２００（図１参照）内に設置されるロボット等の各装置について説明する。塗装ブース２００内には、搬送装置２１０と、走行台３０と、ガイド３１とが設置される。ここで、塗装ブース２００は、外部と隔離された空間を有する塗装用の部屋である。

塗装ブース２００の床面には、コンベアなどの搬送装置２１０が設置される。そして、搬送装置２１０は、被塗装物であるワーク５００を、所定の搬送向き（図１および図２の場合ではＸ軸正方向）へ、所定の速度で搬送する。なお、ワーク５００は、図示しない治具などによって搬送装置２１０の可動部分に固定された状態で搬送される。

また、ガイド３１は、たとえば、搬送装置２１０の床面に設置され、上記した対称面Ｐ２について対称な位置に一対設置される（図２参照）。なお、図２に示すように、搬送装置２１０の右側にはガイド３１Ｒが、左側にはガイド３１Ｌがそれぞれ設置される。ここで、走行台３０は、ガイド３１に沿って走行可能である。つまり、走行台３０は、同図のＸ軸正方向にもＸ軸負方向にも走行可能である。そして、走行台３０は、上記した移動式操作ロボット２０を支持する。

図２に示すように、走行台３０は、各ガイド３１に２つずつ設置される。すなわち、右側のガイド３１Ｒには、走行台３０Ｒ１，３０Ｒ２が、左側のガイド３１Ｌには、走行台３０Ｌ１，３０Ｌ２が、それぞれ設置される。ここで、各走行台３０は、それぞれ独立して走行可能である。つまり、走行台３０に支持される移動式操作ロボット２０は、それぞれ独立して移動可能である。なお、以下では、走行台３０を含めて移動式操作ロボット２０と呼ぶ場合がある。

塗装ロボット１０は、ワーク５００を塗装するロボットであり、たとえば、６軸の多関節ロボットである。塗装ロボット１０は、塗装ブース２００の壁面や天井面に固定される。具体的には、塗装ロボット１０は、塗装ブース２００を囲うように配設された支柱や梁などに固定され、たとえば、固定箇所の内側に上壁や側壁といった壁面が取り付けられる。なお、塗装ロボット１０は、内部に不燃性ガスなどの気体を導入して内圧を高めることで、外部からの気体の流入を抑えることができる。

ここで、塗装ロボット１０は、図１および図２に示したように、一対の塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２の第１軸（図４のＡ１１参照）が、同一直線上にあるようにそれぞれ設置される。

また、一対の塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２は、かかる第１軸まわりに回転する第１アーム（図４の１１参照）がお互いに離れる向きに延伸するようにそれぞれ設置される。なお、図２に示した一対の塗装ロボット１０Ｌ１，１０Ｌ２についても同様である。

このように、塗装ロボット１０を設置することで、ロボットの高密度配置が可能となる。そして、ロボットを高密度配置することで、塗装ブース２００のフットプリント（上面視における面積）を抑制することができる。ここで、塗装ブース２００のランニングコストは、空調などの塗装環境維持のためのコストが大きく、かかるフットプリントに比例する。したがって、ロボットの高密度配置によってかかるランニングコストの抑制が可能となる。

さらに、塗装ロボット１０は、図１に示したように、一対の塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２の中間位置における対称面Ｐ１について、それぞれの「アーム構成」が対称である。ここで、「アーム構成」とは、各アームを旋回または回転させる各軸の配置を指す。そして、各軸の配置には、隣り合う各軸のなす角、隣り合う各軸の軸間距離が含まれる。

すなわち、「アーム構成」が対称という場合、アームの外形や、形状の差異は問わない。つまり、アームの外形や、形状が異なっていても、各軸の配置が対称であれば、アーム構成は対称であるという。同様に、アームの外形や、形状が異なっていても、各軸の配置が同一であれば、アーム構成は同一であるという。

このように、アーム構成が対称のロボットを用いることで、教示データを反転させて利用することが可能となるので、教示データの生成コストを抑制することができ、ロボットの製造コストを抑制することができる。なお、図２に示した一対の塗装ロボット１０Ｌ１，１０Ｌ２についても同様である。

また、塗装ロボット１０は、図２に示したように、対称面Ｐ２について対称な位置に一対ずつ設置される。そして、対称面Ｐ２について対向する塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、対称面Ｐ２についてそれぞれ対称なアーム構成を有する。

ここで、上記したように、一対の塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２、塗装ロボット１０Ｌ１，１０Ｌ２は、対称面Ｐ１について対称なアーム構成をそれぞれ有しているので、図２における斜向かいの位置にある塗装ロボット１０同士は、同一のアーム構成である。つまり、塗装ロボット１０Ｒ１および塗装ロボット１０Ｌ２と、塗装ロボット１０Ｒ２および塗装ロボット１０Ｌ１とは、同一のアーム構成である。

このように、塗装ロボット１０を配置することで、上記した教示データの共通化や利用、簡単な修正による再利用を行いつつ、対称面Ｐ２について対称なワーク５００を効率良く塗装することができる。たとえば、塗装ロボット１０Ｒ１の教示データにおけるＹ軸の向きを反転させることで、塗装ロボット１０Ｌ１の教示データとして用いることができる。なお、塗装ロボット１０Ｒ２および塗装ロボット１０Ｌ２についても同様である。

移動式操作ロボット２０は、ワーク５００における開閉部材を操作するロボットである。具体的には、移動式操作ロボット２０は、水平方向に伸縮する２軸のアームと、昇降軸とを備えた３軸の多関節ロボットであり、ワーク５００における側面のドアを開閉する。また、移動式操作ロボット２０は、上記した走行台３０に支持されるので、ガイド３１に沿って移動自在、すなわち、搬送装置２１０の搬送向きに沿って移動自在である。

ここで、図１に示すように、移動式操作ロボット２０は、塗装ロボット１０よりも低い位置に設置される。このように、塗装ロボット１０よりも低い位置に移動式操作ロボット２０を設置することで、塗装ロボット１０と移動式操作ロボット２０とを干渉させにくくすることができる。なお、図１に示したように、移動式操作ロボット２０の到達可能高さよりも高い位置に塗装ロボット１０を設置することが好ましい。

なお、仮に、移動式操作ロボット２０よりも構造が複雑で重量のある塗装ロボット１０を移動式にしようとすると、走行台３０やガイド３１を、より耐荷重が大きく複雑なものとする必要がある。しかしながら、実施形態のように、比較的軽量な移動式操作ロボット２０を走行台３０で移動させることで、走行台３０やガイド３１の簡略化が可能となり、塗装システム１のコストを抑制することができる。なお、移動式操作ロボット２０および走行台３０は、内部に不燃性ガスなどの気体を導入して内圧を高めることで、外部からの気体の流入を抑えることができる。

固定式操作ロボット４０は、ワーク５００における前後の開閉部材を操作するロボットであり、たとえば、水平リンクを有する６軸の多関節ロボットである。また、固定式操作ロボット４０は、第１軸が鉛直軸（Ｚ軸）まわりに第１アーム（図６の４１参照）が旋回するように、塗装ブース２００の壁面や天井面に固定される。そして、固定式操作ロボット４０は、たとえば、ボンネット（図３の５２０）やテールゲート（図３の５３０）といったワーク５００の前後における開閉部材を開閉する。

具体的には、図１および図２に示したように、搬送向きの上流側に位置する固定式操作ロボット４０ａが、ワーク５００のテールゲート（図３の５３０）を開閉し、下流側に位置する固定式操作ロボット４０ｂが、ワーク５００のボンネット（図３の５２０）を開閉する。また、図１および図２に示したように、固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂは、搬送向きについて、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｒ２を挟む位置にそれぞれ設置される。

また、固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂは、搬送向きについて、ガイド３１Ｒ，３１Ｌの延伸範囲と少なくとも一部が重なるように設置される。このように、固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂを配置することで、塗装ブース２００の全長を短く抑えることができる。

固定式操作ロボット４０ａは、閉まった状態のテールゲート（図３の５３０）を係止し、各アームの姿勢を変更することでテールゲートを開ける。そして、搬送されるワーク５００に追従するようにアームの姿勢を変更させながらテールゲートを開けたまま保持する。そして、テールゲートを開けることによって開放される部位の塗装が完了すると、テールゲートを閉める。なお、固定式操作ロボット４０ｂも同様の手順でボンネット（図３の５２０）を開閉する。

ここで、固定式操作ロボット４０は、移動式操作ロボット２０よりも高い位置に設置される。なお、図１では、固定式操作ロボット４０と、塗装ロボット１０とが同等の高さに設置される場合を例示しているが、両ロボットを異なる高さにそれぞれ設置することとしてもよい。

また、図１および図２に示した場合では、Ｘ軸に沿った向きについて、搬送装置２１０の右側に固定式操作ロボット４０ａを、左側に固定式操作ロボット４０ｂをそれぞれ配置した。このように配置することで、塗装ブース２００の左右方向の強度バランスをとりやすくなる。

なお、搬送装置２１０の左側に固定式操作ロボット４０ａを、右側に固定式操作ロボット４０ｂをそれぞれ配置することにしてもよい。また、２台の固定式操作ロボット４０を双方とも右側に配置してもよく、双方とも左側に配置してもよい。さらに、固定式操作ロボット４０ａおよび固定式操作ロボット４０ｂのうちいずれか一方を省略することとしてもよい。

なお、図２に示した場合では、Ｙ軸に沿った向きについて、塗装ロボット１０よりも搬送装置２１０から遠い位置に移動式操作ロボット２０を配置したが、移動式操作ロボット２０を塗装ロボット１０よりも近い位置に配置することとしてもよい。また、搬送装置２１０からの距離が同等の位置に両ロボットを配置することとしてもよい。

次に、ワーク５００の具体例について図３を用いて説明する。図３は、ワーク５００の説明図である。なお、図３は、ワーク５００の上面図であり、側面の開閉部材を開けた状態を示している。

図３に示すように、ワーク５００は、いわゆる４ドアの車両であり、内装部材やエンジンなどが未装着の状態である。ワーク５００は、搬送装置２１０の可動部分に固定された状態で搬送される。また、ワーク５００は、前方から後方に向けてＡピラー５０１、Ｂピラー５０２およびＣピラー５０３を備える。
示している。

ここで、Ｂピラー５０２は、側面のドアを閉めた状態ではワーク５００の室内側に位置するため、ドアを閉めた状態では塗装しにくい位置にあるといえる。このため、塗装システム１は、前ドアおよび後ドアを開けた状態でＢピラー５０２の塗装を行う。

ワーク５００は、開閉部材として、右側の側面に、右前ドア５１０ＲＦと、右後ドア５１０ＲＲとを備え、左側の側面に、左前ドア５１０ＬＦと、左後ドア５１０ＬＲとを備える。これらのドア５１０は、横向きに開閉する。なお、このように、ワーク５００の左右側面に設けられる開閉部材を側面開閉部材と呼ぶ。なお、以下の説明では、「側面」を「サイド」と呼ぶ場合もある。

また、ワーク５００は、開閉部材として、前方にボンネット等の前方開閉部材５２０と、後方にテールゲートやトランクといった後方開閉部材５３０とを備える。前方開閉部材５２０および後方開閉部材５３０は、上下向きに開閉する。

このように、ワーク５００の前後に設けられる開閉部材をまとめて「前後開閉部材」と呼ぶこととする。なお、以下の説明では、「前方」を「フロント」、「後方」を「リア」または「テール」と呼ぶ場合もある。

塗装システム１は、図３に示したワーク５００のいわゆる内板塗装を行う。塗装システム１は、すなわち、上記した開閉部材を開けた状態で開放される部位、たとえば、上記したＢピラー５０２、ワーク５００における側面のパネルであるサイドパネル、各ドア５１０の内側といった箇所の塗装を行う。なお、具体的な塗装手順については図１０を用いて後述する。

次に、塗装ロボット１０の構成について図４を用いて説明する。図４は、塗装ロボット１０を示す斜視図である。ここで、図４に示す塗装ロボット１０のアーム構成は、図１に示した塗装ロボット１０Ｒ２に相当する。なお、図１に示した塗装ロボット１０Ｒ１は、図４に示した塗装ロボット１０とアーム構成が対称である。

図４に示すように、塗装ロボット１０は、第１軸Ａ１１、第２軸Ａ１２、第３軸Ａ１３、第４軸Ａ１４、第５軸Ａ１５および第６軸Ａ１６の６つの回転軸を有する６軸のロボットである。

なお、塗装ロボット１０は、各軸に対応する関節部を有しており、各関節部を駆動する動力源であるアクチュエータ（図示せず）によって各アームを旋回または回転させることで姿勢を変更する。また、図４に示した６軸のロボットは、塗装ロボット１０の一例であり、軸数が６軸以外のロボットを用いることとしてもよい。

塗装ロボット１０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部１０Ｂ、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４、第５アーム１５および第６アーム１６を備える。

ベース部１０Ｂは、塗装ブース２００（図１参照）などの他の部材へ固定される。ここで、図４に示すように、ベース部１０Ｂは直方体状の形状をしており、６つの面のうち第１アーム１１が設けられる面以外の５つの面のいずれかを、上記した他の部材の取付面へ固定することが可能である。すなわち、かかるベース部１０Ｂによれば塗装ロボット１０を自在に配置することができる。

第１アーム１１は、ベース部１０Ｂに基端側が支持され、図４に示すＸ軸に沿った向きの第１軸Ａ１１まわりに回転する。第２アーム１２は、第１アーム１１の先端側に基端側が支持され、第１軸Ａ１１と垂直な第２軸Ａ１２まわりに旋回する。第３アーム１３は、第２アーム１２の先端側に基端側が支持され、第２軸Ａ１２と平行な第３軸Ａ１３まわりに旋回する。

第４アーム１４は、第３アーム１３の先端側に基端側が支持され、第３軸Ａ１３と垂直な第４軸Ａ１４まわりに回転する。第５アーム１５は、第４アーム１４の先端側に基端側が支持され、第４軸Ａ１４に所定角度傾いて交差する第５軸Ａ１５まわりに回転する。第６アーム１６は、第５アーム１５の先端側に基端側が支持され、第５軸Ａ１５に所定角度傾いて交差する第６軸Ａ１６まわりに回転する。

なお、塗装ロボット１０の先端のアームである第６アーム１６には、塗装ガンなどのエンドエフェクタ１０Ｅ（図４に破線で示す）を着脱可能である。また、塗装ロボット１０は、エンドエフェクタ１０Ｅに接続するケーブルやチューブなどを通す内部空間を有しており、かかるケーブル等を、外部に露出することなくエンドエフェクタ１０Ｅに接続することができる。

なお、図１に示した固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂとして、図４に示したロボットまたはアーム構成が対称のロボットを用いることができる。この場合、エンドエフェクタとしては、図３に示した前方開閉部材５２０や後方開閉部材５３０を係止する鈎状のエンドエフェクタ（図示せず）を用いることができる。なお、詳細については、図１２を用いて後述する。

次に、移動式操作ロボット２０の構成について図５を用いて説明する。図５は、移動式操作ロボット２０を示す斜視図である。図５に示すように、移動式操作ロボット２０は、走行台３０に支持されており、ガイド３１に沿って同図のＸ軸正方向およびＸ軸負方向に移動自在である。なお、図５に示す移動式操作ロボット２０の設置向きは、図１に示した移動式操作ロボット２０Ｒ１に相当する。

図５に示すように、移動式操作ロボット２０は、第１軸Ａ２１および第２軸Ａ２２という２つの回転軸と、第３軸Ａ２３という１つの昇降軸とを有する３軸のロボットである。移動式操作ロボット２０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部２０Ｂ、第１アーム２１、第２アーム２２および第３アーム２３を備える。

ベース部２０Ｂは、走行台３０に固定される。第１アーム２１は、鉛直向きの第１軸Ａ２１まわりに旋回可能にベース部２０Ｂに基端側が支持される。第２アーム２２は、第１軸Ａ２１と平行な第２軸Ａ２２まわりに旋回可能に第１アーム２１の先端側に基端側が支持される。

ここで、第２アーム２２は、水平に延伸する水平延伸部２２ａと、水平延伸部２２ａの先端側から鉛直上方に延伸する鉛直延伸部２２ｂとを備える。なお、鉛直延伸部２２ｂには、第３アーム２３を昇降させる昇降機構が内蔵される。

第３アーム２３は、第２アーム２２の鉛直延伸部２２ｂの上面から先端部が突出するように第２アーム２２に支持され、第３軸Ａ２３に沿って昇降する。なお、移動式操作ロボット２０の先端のアームである第３アーム２３には、ワーク５００（図３参照）の開閉部材を係止するエンドエフェクタ２０Ｅを着脱可能である。

図５に示したように、エンドエフェクタ２０Ｅの形状は、たとえば、水平向きに延伸するリンクの先端が下方に屈曲したものとすることができる。ここで、上面視において、エンドエフェクタ２０Ｅの水平に延伸する向きと、第２アーム２２の水平に延伸する向きとのなす角は、任意の角度で固定することができる。なお、第３アーム２３を第３軸Ａ２３まわりに回転自在とし、移動式操作ロボット２０を４軸のロボットとしてもよい。

ここで、移動式操作ロボット２０の動作について説明する。ワーク５００のドア５１０（図３参照）を開く場合、移動式操作ロボット２０は、第３アーム２３を上昇させた状態でドア５１０のウィンドウガラスが格納される空間の上方へエンドエフェクタ２０Ｅの先端を移動させる。

そして、移動式操作ロボット２０は、第３アーム２３を下降させることでドア５１０を係止する。つづいて、第１アーム２１および第２アーム２２を折りたたむことで、ドア５１０を開ける。そして、移動式操作ロボット２０は、ドア５１０を開いた状態で係止したまま、搬送されるワーク５００（図３参照）に追従するようにガイド３１上を移動する。

つづいて、塗装ロボット１０（図４参照）による該当箇所の塗装が完了すると、移動式操作ロボット２０は、第１アーム２１および第２アーム２２のなす角度を大きくすることで、ドア５１０を閉め、第３アーム２３を上昇させることでドア５１０の係止を解除する。そして、移動式操作ロボット２０は、ワーク５００の搬送向きとは反対方向にガイド３１上を移動し、所定のホームポジションに戻る。

なお、図５では、１つの走行台３０が、１つの移動式操作ロボット２０を支持する場合を示したが、１つの走行台３０で、２つの移動式操作ロボット２０を支持することとしてもよい。つまり、一対のガイド３１それぞれに走行台３０をそれぞれ１つずつ設置し、各走行台３０が２つの移動式操作ロボット２０をそれぞれ支持することとしてもよい。

次に、固定式操作ロボット４０の構成について図６を用いて説明する。図６は、固定式操作ロボット４０を示す斜視図である。ここで、図６に示す固定式操作ロボット４０の設置向きは、図１に示した固定式操作ロボット４０ｂに相当する。なお、図１に示した固定式操作ロボット４０ａのアーム構成は、固定式操作ロボット４０ｂと同様である。

図６に示すように、固定式操作ロボット４０は、第１軸Ａ４１、第２軸Ａ４２、第３軸Ａ４３、第４軸Ａ４４、第５軸Ａ４５および第６軸Ａ４６の６つの回転軸を有する６軸のロボットである。なお、後述するように、第４軸Ａ４４および第５軸Ａ４５はベルトまたは平行リンク機構などの閉リンク機構によって連動するので５自由度のロボットと呼ぶこともできる。

なお、固定式操作ロボット４０は、各軸に対応する関節部を有しており、各関節部を駆動する動力源であるアクチュエータ（図示せず）によって各アームを旋回または回転させることで姿勢を変更する。また、図６に示した６軸のロボットは、固定式操作ロボット４０の一例であり、軸数が６軸以外のロボットを用いることとしてもよい。

固定式操作ロボット４０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部４０Ｂ、第１アーム４１、第２アーム４２、第３アーム４３、第４アーム４４および第５アーム４５を備える。また、固定式操作ロボット４０は、第５アーム４５に着脱可能な先端治具４０Ｅを備える。ベース部４０Ｂは、塗装ブース２００（図１参照）などの他の部材へ固定される。

第１アーム４１は、ベース部４０Ｂに基端側が支持され、図６に示すＺ軸に沿った向き（鉛直向き）の第１軸Ａ４１まわりに旋回する。このように、第１アーム４１は、鉛直軸まわりに旋回するので、塗装ロボット１０（図４参照）や、塗装ブース２００（図１参照）と干渉しにくい。したがって、塗装システム１（図１参照）自体の設置スベースを削減することができる。

第２アーム４２は、第１アーム４１の先端側に基端側が支持され、第１軸Ａ４１と平行な第２軸Ａ４２まわりに旋回する。このように、第２アーム４２を、さらに鉛直軸まわりに旋回させることで、搬送されるワーク５００（図１参照）に追従しやすい。

ここで、第２アーム４２のアーム長は、第１アーム４１のアーム長よりも短い。なお、アーム長とは、各アームの延伸向きにおける長さのことを指す。このように、第２アーム４２のアーム長を、第１アーム４１のアーム長よりも短くすることで、たとえば、固定式操作ロボット４０が退避姿勢をとった場合に、第１アーム４１および第２アーム４２の接続部分が塗装ブース２００（図１参照）の側壁と干渉しにくい。

第３アーム４３は、第２アーム４２の先端側に基端側が支持され、第２軸Ａ４２と平行な第３軸Ａ４３まわりに回転するとともに、第３軸Ａ４３に沿って下方へ延伸する。このように、第３アーム４３を、第２アーム４２から下方に延伸させることで、塗装ブース２００（図１参照）の高さを抑えることができる。

なお、ベース部４０Ｂ、第１アーム４１、第２アーム４２および第３アーム４３は、内部に不燃性ガスなどの気体を導入して内圧を高めた内圧室を有する。逆に、第４アーム４４以降は、後述するように内圧を高める必要がないので、内圧室を省略することができ、構造を簡略化することができる。

第４アーム４４は、第３アーム４３の先端側に基端側が支持され、第３軸Ａ４３と垂直な第４軸Ａ４４まわりに旋回する。第５アーム４５は、第４アーム４４の先端側に基端側が支持され、第４軸Ａ４４と平行な第５軸Ａ４５まわりに旋回する。先端治具４０Ｅ（第６アームに相当）は、第５アーム４５に基端側が着脱可能に支持され、水平向きの第６軸Ａ４６まわりに旋回する。そして、先端治具４０Ｅは、塗装ブース２００（図１参照）内を所定の搬送向きに搬送されるワーク５００（図１参照）における前または後の開閉部材を操作する。

ここで、第５アーム４５は、第４アーム４４が第３アーム４３に対して旋回した場合であっても、第３アーム４３に対する相対姿勢を維持する。すなわち、第４アーム４４が第４軸Ａ４４まわりに「θ度」旋回すると、第５アーム４５が第５軸Ａ４５まわりに「−θ度」旋回する。

このように、第４アーム４４の姿勢に関わらず、第５アーム４５の向きは変化しないので、ワーク５００（図１参照）との干渉を回避しつつ、開閉部材の開閉を円滑に行うことができる。

先端治具４０Ｅは、第５アーム４５に基端側が支持され、第５軸Ａ４５と垂直な第６軸Ａ４６まわりに旋回する。先端治具４０Ｅの基端側は、水平向きに延伸し、さらに、下方へ屈曲して延伸する形状を有している。そして、先端治具４０Ｅの先端側には、たとえば、鈎状の係止部が設けられる。かかる係止部は、操作対象を係止する。

つまり、図６に示すように、先端治具４０Ｅは、第６軸Ａ４６と係止部における水平向きの中央部とが水平向きにオフセット量６１だけオフセットしている。

このように、第６軸Ａ４６と係止部とをオフセットさせることで、後述するように、操作対象を係止したか否か、すなわち、操作対象の係止に成功したか否かを容易に判定することが可能となる。なお、先端治具４０Ｅの基端側を、下方へ延伸し、さらに、水平向きに屈曲して延伸する形状としてもよい。また、オフセット量６１を０としてもよい。

また、図６に示したように、第６軸Ａ４６が第５軸Ａ４５と垂直な場合、オフセットの向きは、第４軸Ａ４４や第５軸Ａ４５に沿った向きとなる。なお、図６では、第６軸Ａ４６よりも係止部がＹ軸負方向へオフセットした場合を示したが、Ｙ軸正方向へオフセットすることとしてもよい。また、先端治具４０Ｅの取付向きをＺ軸周りに９０度回転させ、第６軸Ａ４６を第５軸Ａ４５と平行にすることもできる。この場合、オフセットの向きは、第６軸Ａ４６と垂直な水平向きとなる。

このように、先端治具４０Ｅを第５アーム４５に対して旋回可能とすることで、操作対象との相対角度を微調整しやすく、操作対象の係止や、係止解除を効率よく行うことができる。また、第６軸Ａ４６の向きを変更可能とすることで、操作対象に対する固定式操作ロボット４０の姿勢の自由度が高まる。

また、先端治具４０Ｅを旋回させる動力源からの出力に基づき、先端治具４０Ｅが係止部で操作対象の係止に成功したか否かを判定することができる。たとえば、係止動作の後に先端治具４０Ｅを上方へ移動させる際、先端治具４０Ｅの姿勢を保持するトルクが所定値よりも大きい場合に、操作対象の係止に成功したと判定することができる。なお、上記したように、先端治具４０Ｅの係止部を第６軸Ａ４６からオフセットさせた形状とすることで、検出感度を高めることができ、係止判定の精度を向上させることができる。

また、第４アーム４４および先端治具４０Ｅをそれぞれ旋回させる動力源であるアクチュエータ（図示せず）は、第３アーム４３の内部に配置される。そして、第４アーム４４を旋回させる動力源からの駆動力は、第４アーム４４に内蔵されるベルトおよびプーリによって伝達され、第４アーム４４の旋回に連動するように第５アーム４５が旋回する。

また、先端治具４０Ｅを旋回させる動力源からの駆動力は、第４アーム４４および第５アーム４５に内蔵されるベルトおよびプーリによって伝達され、先端治具４０Ｅを旋回させる。

このように、第４アーム４４、第５アーム４５および先端治具４０Ｅは、駆動源を有していないので、内圧を高める仕組みが不要となる。したがって、第４アーム４４、第５アーム４５および先端治具４０Ｅの構成を簡略化することができる。なお、ベルトおよびプーリの伝達機構に代えてギアやシャフト等の伝達機構を用いることとしてもよい。

なお、図６では、第４アーム４４および第５アーム４５が機構的に連動する固定式操作ロボット４０を示したが、第４アーム４４と第５アーム４５とが独立して動作するように固定式操作ロボット４０を構成することとしてもよい。この場合、第４アーム４４と第５アーム４５とが上記した連動動作を行うように制御することとしてもよい。

次に、図１に示した上流側の固定式操作ロボット４０ａの動作例を図７Ａ〜図７Ｅを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｅは、上流側の固定式操作ロボット４０ａの姿勢その１〜その５を示す図である。なお、図７Ａ〜図７Ｄでは、先端治具４０Ｅを、図２に示した対称面Ｐ２に沿って移動させる場合を示しているが、対称面Ｐ２と平行な任意の面上を移動させることとしてもよい。また、図７Ａ〜図７Ｄでは、図６に示した第６軸Ａ４６が対象面Ｐ２と垂直に維持されるものとする。

図７Ａに示したのは、閉まった状態の後方開閉部材５３０へアクセスする固定式操作ロボット４０ａの姿勢である。図７Ａに示すように、固定式操作ロボット４０ａは、第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させて上流側から後方開閉部材５３０へアクセスする。

ここで、第４アーム４４は、第３軸Ａ４３よりも上流側で、第４軸Ａ４４が対称面Ｐ２と垂直な姿勢をとる。このようにすることで、第４アーム４４を後方開閉部材５３０から遠ざけることができるので、第４アーム４４と、後方開閉部材５３０との干渉を防止することができる。なお、図７Ａに示した第４アーム４４は、先端側を斜め下方へ下げた姿勢をとっている。

図７Ｂに示したのは、後方開閉部材５３０を開けた状態における固定式操作ロボット４０ａの姿勢である。図７Ｂに示すように、固定式操作ロボット４０ａは、第４アーム４４を、先端側が図７Ａよりも上昇する向きに旋回させるとともに、先端治具４０Ｅを対称面Ｐ２上に維持するように第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させる。

さらに、これらの動作と連動させて第３アーム４３を回転軸Ａ４３まわりに回転させることで、第４軸Ａ４４を対称面Ｐ２と平行に維持する。なお、図６を用いて既に説明したように、第４アーム４４を旋回させても、第３アーム４３と、第５アーム４５との相対姿勢は維持される。

図７Ｃに示したのは、後方開閉部材５３０を開けた状態で、搬送されるワーク５００に追従する固定式操作ロボット４０ａの姿勢の一例である。図７Ｃに示すように、固定式操作ロボット４０ａは、先端治具４０Ｅが対称面Ｐ２上を下流側へ移動するように各回転軸を連動させる。なお、先端治具４０Ｅの高さは、図７Ｂにおける高さを維持する。

図７Ｄに示したのは、後方開閉部材５３０を再び閉めた状態における固定式操作ロボット４０ａの姿勢である。図７Ｄに示すように、固定式操作ロボット４０ａは、第４アーム４４を先端側が図７Ｃよりも下降する向きに旋回させるとともに、先端治具４０Ｅを対称面Ｐ２上に維持するように第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させる。さらに、これらの動作と連動させて第３アーム４３を回転軸Ａ４３まわりに回転させることで、第４軸Ａ４４を対称面Ｐ２と平行に維持する。

図７Ｅに示したのは、ホームポジションにおける固定式操作ロボット４０ａの姿勢の一例である。図７Ｅに示すように、固定式操作ロボット４０ａは、第４アーム４４の先端側を対称面Ｐ２とは反対側の下方へ旋回させるとともに、第１アーム４１および第２アーム４２を折り畳んだ姿勢をとることで、対称面Ｐ２との距離を確保する。

これにより、ワーク５００との干渉を防止することができる。なお、図７Ｅの姿勢は、図７Ａに示した姿勢の前段階、図７Ｄに示した姿勢の後段階でとることができる。このように、固定式操作ロボット４０ａが、搬送向きの上流側からワーク５００にアクセスすることで、後方開閉部材５３０を開く動作、開いた状態を維持する動作および閉める動作を円滑に行うことができる。

次に、図１に示した下流側の固定式操作ロボット４０ｂの動作例を図８Ａ〜図８Ｅを用いて説明する。図８Ａ〜図８Ｅは、下流側の固定式操作ロボット４０ｂの姿勢その１〜その５を示す図である。なお、図８Ａ〜図８Ｄでは、先端治具４０Ｅを、図２に示した対称面Ｐ２に沿って移動させる場合を示しているが、対称面Ｐ２と平行な任意の面上を移動させることとしてもよい。また、図８Ａ〜図８Ｄでは、図６に示した第６軸Ａ４６は、対象面Ｐ２と垂直に維持されるものとする。

図８Ａに示したのは、閉まった状態の前方開閉部材５２０へアクセスする固定式操作ロボット４０ｂの姿勢である。図８Ａに示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させて下流側から前方開閉部材５２０へアクセスする。

ここで、第４アーム４４は、第３軸Ａ４３よりもベース部４０Ｂから遠い位置で、第４軸Ａ４４が対称面Ｐ２と垂直な姿勢をとる。このようにすることで、ワーク５００と固定式操作ロボット４０ｂとの干渉を防止することができる。なお、図８Ａに示した第４アーム４４は、先端側を斜め下方へ下げた姿勢をとっている。

図８Ｂに示したのは、前方開閉部材５２０を開けた状態における固定式操作ロボット４０ｂの姿勢である。図８Ｂに示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、第４アーム４４を、先端側が図８Ａよりも上昇する向きに旋回させるとともに、先端治具４０Ｅを対称面Ｐ２上に維持するように第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させる。

さらに、これらの動作と連動させて第３アーム４３を回転軸Ａ４３まわりに回転させることで、第４軸Ａ４４を対称面Ｐ２と垂直に維持する。なお、図６を用いて既に説明したように、第４アーム４４を旋回させても、第３アーム４３と、第５アーム４５との相対姿勢は維持される。

図８Ｃに示したのは、前方開閉部材５２０を開けた状態で、搬送されるワーク５００に追従する固定式操作ロボット４０ｂの姿勢の一例である。図８Ｃに示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、先端治具４０Ｅが対称面Ｐ２上を下流側へ移動するように各回転軸を連動させる。なお、先端治具４０Ｅの高さは、図８Ｂにおける高さを維持する。

図８Ｄに示したのは、前方開閉部材５２０を再び閉めた状態における固定式操作ロボット４０ｂの姿勢である。図８Ｄに示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、第４アーム４４を、先端側が図８Ｃよりも下降する向きに旋回させるとともに、先端治具４０Ｅを対称面Ｐ２上に維持するように第１アーム４１および第２アーム４２を旋回させる。さらに、これらの動作と連動させて第３アーム４３を回転軸Ａ４３まわりに回転させることで、第４軸Ａ４４を対称面Ｐ２と垂直に維持する。

図８Ｅに示したのは、ホームポジションにおける固定式操作ロボット４０ｂの姿勢の一例である。図８Ｅに示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、第４アーム４４の先端側を対称面Ｐ２とは反対側の下方へ旋回させるとともに、第１アーム４１および第２アーム４２を折り畳んだ姿勢をとることで、対称面Ｐ２との距離を確保する。

これにより、ワーク５００との干渉を防止することができる。なお、図８Ｅの姿勢は、図８Ａに示した姿勢の前段階、図８Ｄに示した姿勢の後段階でとることができる。このように、固定式操作ロボット４０ｂが、搬送向きの下流側からワーク５００にアクセスすることで、前方開閉部材５２０を開く動作、開いた状態を維持する動作および閉める動作を円滑に行うことができる。

次に、実施形態に係る塗装システム１の構成について図９を用いて説明する。図９は、塗装システム１の構成を示すブロック図である。図９に示すように、塗装システム１は、塗装ブース２００内に、搬送装置２１０と、塗装ロボット１０と、移動式操作ロボット２０と、固定式操作ロボット４０とを備える。なお、上記したように、移動式操作ロボット２０を省略することとしてもよい。

また、塗装システム１は、ロボット制御装置１００を備える。なお、搬送装置２１０、塗装ロボット１０、移動式操作ロボット２０および固定式操作ロボット４０は、ロボット制御装置１００に接続されている。

また、塗装システム１は、上位装置３００を備える。上位装置３００は、搬送装置２１０およびロボット制御装置１００の動作に関する全体制御を行う。また、上位装置３００は、ワーク５００（図３参照）の種別を示す車種情報などの情報をロボット制御装置１００へ通知する。なお、上位装置３００は、後述するロボット制御装置１００と同様にコンピュータや各種の回路を含んだ装置である。ここで、かかる上位装置３００を省略し、上記した車種情報を搬送装置２１０や、ネットワーク接続された端末装置などの装置から受け取ることとしてもよい。

搬送装置２１０は、既に説明したように、ワーク５００を所定の搬送向きに搬送するコンベアなどの装置である。なお、搬送装置２１０は、ワーク５００の位置を検出するセンサなどの検出装置（図示せず）を有しており、ワーク５００が通過したタイミングなどをロボット制御装置１００へ通知する。また、搬送装置２１０は一定速度でワーク５００を搬送するものとする。

塗装ロボット１０は、ワーク５００の塗装を行うロボットである。図１および図２に示した場合では、塗装ロボット１０は、塗装ブース２００内に４台設置される。なお、塗装ロボット１０の構成については図４を用いて既に説明したので、ここでの説明を省略する。

移動式操作ロボット２０は、ワーク５００の開閉部材のうち側面開閉部材であるドア５１０（図３参照）を操作するロボットである。図１および図２に示した場合では、移動式操作ロボット２０は、塗装ブース２００内に４台設置される。なお、図９では、走行台３０（図１参照）を移動式操作ロボット２０に含めて記載している。また、移動式操作ロボット２０の構成については図５を用いて既に説明したので、ここでの説明を省略する。

固定式操作ロボット４０は、ワーク５００の開閉部材のうち前方開閉部材５２０や後方開閉部材５３０（図３参照）といった前後開閉部材を操作するロボットである。図１および図２に示した場合では、固定式操作ロボット４０は、塗装ブース２００内に２台設置される。なお、固定式操作ロボット４０の構成は図６を用いて既に説明したので、ここでの説明を省略する。

ロボット制御装置１００は、制御部１１０と、記憶部１２０とを備える。制御部１１０は、タイミング取得部１１１と、動作制御部１１２とを備える。記憶部１２０は、教示情報１２１を記憶する。なお、図９には、説明を簡略化するために、１台のロボット制御装置１００を示したが、塗装ロボット１０や、移動式操作ロボット２０にそれぞれ対応するロボット制御装置を用いることとしてもよい。この場合、各制御装置を束ねる上位のロボット制御装置を設けることとしてもよい。

ここで、ロボット制御装置１００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部１１０のタイミング取得部１１１および動作制御部１１２として機能する。

また、タイミング取得部１１１および動作制御部１１２の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部１２０は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示情報１２１を記憶することができる。なお、ロボット制御装置１００は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。さらに、上記したように、ロボット制御装置１００を複数台の相互に通信可能な装置として構成してもよく、上位または下位の装置と通信可能な階層式の装置として構成してもよい。

制御部１１０は、搬送装置２１０から、ワーク５００（図３参照）を搬送装置２１０の可動部分に固定する台座などの治具の位置情報（パルス信号）や、各装置を排他的に動作させるためのインターロック信号を取得しつつ、各ロボットの動作制御を行う。なお、ロボット制御装置１００が複数台で構成される場合には、制御部１１０は、ロボット制御装置１００間の同期をとる処理を併せて行う。

タイミング取得部１１１は、上記した位置情報やインターロック信号を搬送装置２１０から取得する。そして、タイミング取得部１１１は、取得した位置情報やインターロック信号に応じて各ロボットの動作タイミングを決定し、決定した動作タイミングを動作制御部１１２へ通知する。たとえば、タイミング取得部１１１は、ワーク５００（図３参照）が塗装ブース２００内の所定位置に達したタイミングを取得し、取得したタイミングに基づいて各ロボットを動作させるよう動作制御部１１２へ指示する。

動作制御部１１２は、タイミング取得部１１１からの指示および教示情報１２１に基づいて各ロボットを動作させる。動作制御部１１２は、各ロボットの動力源であるアクチュエータ（図示せず）におけるエンコーダ値を用いつつフィードバック制御を行うなどして各ロボットの動作精度を向上させる。また、動作制御部１１２は、上位装置３００からワーク５００（図３参照）の種別を示す車種情報を受け取った場合には、かかる種別に対応して各ロボットを動作させる。

また、動作制御部１１２は、固定式操作ロボット４０の先端治具４０Ｅ（図６参照）がワーク５００の前後における開閉部材の係止に成功したか否かの判定、すなわち、係止状態の判定を行う判定部を備える。具体的には、判定部は、先端治具４０Ｅを旋回させるアクチュエータなどの動力源の出力トルクが所定値よりも大きい場合に、開閉部材の係止に成功したと判定する。なお、出力トルクは、トルクセンサで検出することとしてもよいし、動力源のトルク指令値や電流値から換算した値に基づいて検出することとしてもよい。

教示情報１２１は、各ロボットへ動作を教示するティーチング段階で作成され、各ロボットの動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。なお、塗装システム１では、上記したように、アーム構成が対称なロボットを用いたり、搬送装置２１０（図２参照）について左右対称な位置に各ロボットを配置したりしているので、各ロボット用の教示データを反転させて利用することが可能となる。したがって、塗装システム１によれば、かかる教示データを含んだ教示情報１２１の生成の手間とコストとを抑制することができる。

次に、塗装システム１の動作手順について図１０を用いて説明する。図１０は、塗装システム１の動作手順を示すシーケンス図である。なお、同図に示す「ホーム」は「ホームポジション」の略であり、各ロボットの待機姿勢や待機位置をあらわす。また、同図の縦軸は、時間（Ｔ）をあらわしており、縦軸の向きに時間が経過するものとする。

なお、以下では、図２に示した各ロボット、図３に示したワーク５００を用いつつ説明を行うこととする。また、以下では、まず、ワーク５００のテールゲート（図３の５３０）および後ドア（図３の５１０ＲＲおよび５１０ＬＲ）の開閉を伴うワーク５００の後半分の塗装手順について説明する。つづいて、ボンネット（図３の５２０）および前ドア（図３の５１０ＲＦおよび５１０ＬＦ）の開閉を伴うワーク５００の前半分の塗装手順について説明する。

まず、後半分の塗装手順について説明する。図１０に示すように、移動式操作ロボット２０Ｒ１，２０Ｌ１は、ホームポジションで待機し（ステップＳ２０１）、タイミングｔ１で、ワーク５００の後ドアをそれぞれ開く（ステップＳ２０２）。なお、タイミングｔ１では、固定式操作ロボット４０ａはホームポジションで待機しており（ステップＳ１０１）、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１もホームポジションで待機している（ステップＳ３０１）。

固定式操作ロボット４０ａは、タイミングｔ２で、ワーク５００のテールゲートを開き（ステップＳ１０２）、搬送されるワーク５００に追従してアームの姿勢を変更しつつテールゲートを開いたまま保持する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０２の処理手順において動作制御部１１２（図９参照）の判定部が、ワーク５００におけるテールゲートの係止に成功したか否かを判定することとしてもよい。また、係止に失敗したと判定した場合に、係止動作を所定回数繰り返すこととしてもよい。一方、移動式操作ロボット２０Ｒ１，２０Ｌ１は、後ドアを開いて保持した状態で、搬送されるワーク５００に追従して搬送向きへ移動する（ステップＳ２０３）。

塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１は、後ドアが開かれることによって開放されたサイドパネルを塗布する（ステップＳ３０２）。つづいて、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１は、開かれた状態のテールゲートの内側を塗布する（ステップＳ３０３）。つづいて、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１は、開かれた状態の後ドアの内側を塗布し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０４の塗布が完了すると、ホームポジションに戻る（ステップＳ３０５）。

固定式操作ロボット４０ａは、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１によるテールゲートの塗布が完了したタイミング以降のタイミングｔ４で、ワーク５００のテールゲートを閉じ（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０４の処理が完了すると、ホームポジションに戻る（ステップＳ１０５）。

一方、移動式操作ロボット２０Ｒ１，２０Ｌ１は、塗装ロボット１０Ｒ１，１０Ｌ１による後ドアの内側の塗布が完了したタイミング以降のタイミングｔ６で、ワーク５００の後ドアをそれぞれ閉じ（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０４の処理が完了すると、ワーク５００の搬送向きとは反対方向に移動してホームポジションに戻る（ステップＳ２０５）。

なお、上記したように、ワーク５００の後ドアは、タイミングｔ１で開かれ、タイミングｔ６で閉じられる。一方、ワーク５００のテールゲートは、タイミングｔ１よりも遅いタイミングｔ２で開かれ、タイミングｔ６よりも早いタイミングｔ４で閉じられる。すなわち、テールゲートおよび後ドアは開かれている期間が重複している。

このように、前後開閉部材を開いている期間と、側面開閉部材を開いている期間とを重複させることで、塗装処理を短時間で行うことができる。なお、図１０では、ワーク５００の後ドアよりも先にテールゲートを閉める場合を示したが、後ドアよりも後にテールゲートを閉めるように塗装を行ってもよい。

次に、前半分の塗装手順について説明する。図１０に示すように、固定式操作ロボット４０ｂは、ホームポジションで待機し（ステップＳ６０１）、タイミングｔ３で、ワーク５００のボンネットを開き（ステップＳ６０２）、搬送されるワーク５００に追従してアームの姿勢を変更しつつボンネットを開いたまま保持する（ステップＳ６０３）。なお、ステップＳ６０２の処理手順において動作制御部１１２（図９参照）の判定部が、ワーク５００におけるボンネットの係止に成功したか否かを判定することとしてもよい。また、係止に失敗したと判定した場合に、係止動作を所定回数繰り返すこととしてもよい。

なお、タイミングｔ３では、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２はホームポジションで待機しており（ステップＳ５０１）、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２もホームポジションで待機している（ステップＳ４０１）。

一方、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２は、タイミングｔ４で、ワーク５００の前ドアをそれぞれ開き（ステップＳ５０２）、前ドアを開いて保持した状態で、搬送されるワーク５００に追従して搬送向きへ移動する（ステップＳ５０３）。なお、図１０では、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２がワーク５００の前ドアをそれぞれ開くタイミングと、固定式操作ロボット４０ａがワーク５００のテールゲートを閉じるタイミングとがともにタイミングｔ４となっているが、両タイミングを揃える必要はない。

塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、開かれた状態のボンネットの内側を塗布する（ステップＳ４０２）。つづいて、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、後ドアおよび前ドアが開かれることによって開放されたＢピラー（図３の５０２）を塗布する（ステップＳ４０３）。つづいて、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、前ドアが開かれることによって開放されたサイドパネルの前部分を塗布する（ステップＳ４０４）。

つづいて、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、開かれた状態の前ドアの内側を塗布する（ステップＳ４０５）。そして、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２は、サイドパネルの後部分を塗布し（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０６の処理が完了すると、ホームポジションに戻る（ステップＳ４０７）。

固定式操作ロボット４０ｂは、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２によるボンネットの塗布が完了したタイミング以降のタイミングｔ５で、ワーク５００のボンネットを閉じ（ステップＳ６０４）、ステップＳ６０４の処理が完了すると、ホームポジションに戻る（ステップＳ６０５）。

一方、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２は、塗装ロボット１０Ｒ２，１０Ｌ２によるサイドパネルの後部分の塗布が完了したタイミング以降のタイミングｔ７で、ワーク５００の前ドアをそれぞれ閉じる（ステップＳ５０４）。そして、移動式操作ロボット２０Ｒ２，２０Ｌ２は、ステップＳ５０４の処理が完了すると、ワーク５００の搬送向きとは反対方向に移動してホームポジションに戻る（ステップＳ５０５）。

なお、上記したように、ワーク５００の後ドアは、タイミングｔ１で開かれ、タイミングｔ６で閉じられる。一方、ワーク５００の前ドアは、タイミングｔ１よりも遅いタイミングｔ４で開かれ、タイミングｔ６よりも遅いタイミングタイミングｔ７で閉じられる。すなわち、前ドアおよび後ドアは開かれている期間が重複している。

このように、前ドアが開かれている期間と、後ドアが開かれている期間とを重複させることで、両ドアを開けた状態での塗装が好ましい箇所（たとえば、図３のＢピラー５０２）の塗装を良好に行うことができる。また、両期間を重複させることで、塗装処理を短時間で行うことができる。

なお、上記したように、ワーク５００の前ドアは、タイミングｔ４で開かれ、タイミングｔ７で閉じられる。一方、ワーク５００のボンネットは、タイミングｔ４よりも早いタイミングｔ３で開かれ、タイミングｔ７よりも早いタイミングｔ５で閉じられる。すなわち、ボンネットおよび前ドアは開かれている期間が重複している。

このように、前後開閉部材を開いている期間と、側面開閉部材を開いている期間とを重複させることで、塗装処理を短時間で行うことができる。なお、図１０では、ワーク５００の前ドアよりも先にボンネットを閉める場合を示したが、前ドアよりも後にボンネットを閉めるように塗装を行ってもよい。

上述してきたように、実施形態に係る塗装システム１は、複数の塗装ロボット１０と、固定式操作ロボット４０とを備える。塗装ロボット１０は、塗装ブース２００内に固定され、所定の搬送向きに搬送される車両（ワーク５００）を塗装する。固定式操作ロボット４０は、搬送向きについて複数の塗装ロボット１０の上流側または下流側で塗装ブース２００内に固定され、車両（ワーク５００）における前または後の開閉部材を操作する。また、固定式操作ロボット４０は、鉛直軸まわりに旋回する第１アーム４１を備える。

このように、実施形態に係る塗装システム１によれば、塗装ロボット１０と、固定式操作ロボット４０とが干渉しづらいので、各ロボットを密集して配置することができる。したがって、塗装システム１全体としての設置スペースを削減することができる。

なお、実施形態に係る塗装システム１では、移動式操作ロボット２０を搬送装置２１０の右側と左側とに２台ずつ設ける場合について説明したが、各側に１台ずつ設けることとしてもよい。この場合、いわゆる４ドアの車両では、移動式操作ロボット２０は、後ドアを閉めた後に、前ドアを開ける動作を行うことになる。また、いわゆる２ドアの車両の場合には、各側に１台ずつの移動式操作ロボット２０で足りる。

次に、第１の変形例に係る塗装システム１ａについて図１１を用いて説明する。図１１は、第１の変形例に係る塗装システム１ａの上面模式図である。なお、図１１は、図２に示した塗装システム１から移動式操作ロボット２０、走行台３０およびガイド３１を省略した図に相当する。また、図１１では、図２と共通する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、ワーク５００の側面におけるドアは、治具等を用いて開いた状態で固定される。このような場合、図２に示した移動式操作ロボット２０は不要である。つまり、ワーク５００の側面におけるドアの開閉が不要である場合には、塗装システム１ａにおけるロボットを、塗装ロボット１０および固定式操作ロボット４０に限ることができる。

なお、図１１では、塗装ロボット１０が４台である場合を示したが、２台以上の任意の台数としてもよい。また、図１１では、塗装ロボット１０群の上流側および下流側にそれぞれ１台ずつの固定式操作ロボット４０を示したが、いずれか一方を省略することとしてもよい。

次に、第２の変形例に係る塗装システム１ｂについて図１２を用いて説明する。図１２は、第２の変形例に係る塗装システム１ｂの上面模式図である。なお、図１２は、図１１に示した塗装システム１ａの固定式操作ロボット４０を、図６に示したロボットから図４に示したロボットへ変更した図に相当する。

図１２に示すように、固定式操作ロボット４０は、図４に示した塗装ロボット１０と同様のアーム構成を有するロボットである。ここで、固定式操作ロボット４０は、鉛直向きの回転軸Ａ４９を有する回転台４９上に設置される。回転台４９は、塗装ブース２００（図１参照）の床面などに固定される。なお、以下では、回転台４９を含めて固定式操作ロボット４０と呼ぶこととする。

このように、固定式操作ロボット４０に回転軸Ａ４９を追加することで、図４に示した第１アーム１１を鉛直軸である回転軸Ａ４９まわりに旋回させることができる。したがって、ホームポジション等の退避姿勢をとりやすくなるので、ワーク５００や塗装ロボット１０との干渉を起こりにくくすることができる。

なお、図１２に示した固定式操作ロボット４０ａ，４０ｂについて、回転軸Ａ４９を第１軸と呼ぶ場合、図４に示した第１軸Ａ１１〜第６軸Ａ１６は、それぞれ、第２軸〜第７軸に相当することになる。

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例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 塗装システム
１０ 塗装ロボット
１０Ｂ ベース部
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４ 第４アーム
１５ 第５アーム
１６ 第６アーム
１０Ｅ エンドエフェクタ
Ａ１１ 第１軸
Ａ１２ 第２軸
Ａ１３ 第３軸
Ａ１４ 第４軸
Ａ１５ 第５軸
Ａ１６ 第６軸
２０ 移動式操作ロボット
２０Ｂ ベース部
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２２ａ 水平延伸部
２２ｂ 鉛直延伸部
２３ 第３アーム
２０Ｅ エンドエフェクタ
Ａ２１ 第１軸
Ａ２２ 第２軸
Ａ２３ 第３軸
３０ 走行台
３１ ガイド
４０ 固定式操作ロボット
４０Ｂ ベース部
４１ 第１アーム
４２ 第２アーム
４３ 第３アーム
４４ 第４アーム
４５ 第５アーム
４０Ｅ 先端治具
Ａ４１ 第１軸
Ａ４２ 第２軸
Ａ４３ 第３軸
Ａ４４ 第４軸
Ａ４５ 第５軸
Ａ４６ 第６軸
４９ 回転台
Ａ４９ 回転軸
１００ ロボット制御装置
１１０ 制御部
１１１ タイミング取得部
１１２ 動作制御部
１２０ 記憶部
１２１ 教示情報
２００ 塗装ブース
２１０ 搬送装置
３００ 上位装置
５００ ワーク
５０１ Ａピラー
５０２ Ｂピラー
５０３ Ｃピラー
５１０ 側面開閉部材（ドア）
５２０ 前方開閉部材（ボンネット）
５３０ 後方開閉部材（テールゲート）
Ｐ１、Ｐ２ 対称面

Claims (15)

1. 塗装ブース内に固定され、所定の搬送向きに搬送される車両を塗装する複数の塗装ロボットと、
   前記搬送向きについて前記複数の塗装ロボットの上流側または下流側で前記塗装ブース内に固定され、前記車両における前または後の開閉部材を操作する固定式操作ロボットと
   を備え、
   前記固定式操作ロボットは、
   鉛直軸まわりに旋回する第１アームを備えること
   を特徴とする塗装システム。
2. 前記固定式操作ロボットは、
   前記第１アームの先端側に基端側が支持され、前記鉛直軸と平行な軸まわりに旋回する第２アームを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の塗装システム。
3. 前記第２アームは、
   アーム長が前記第１アームのアーム長よりも短いこと
   を特徴とする請求項２に記載の塗装システム。
4. 前記固定式操作ロボットは、
   前記第２アームの先端側に基端側が支持され、前記鉛直軸と平行な軸まわりに回転するとともに、当該軸に沿って下方へ延伸する第３アームを備えること
   を特徴とする請求項２または３に記載の塗装システム。
5. 前記固定式操作ロボットは、
   前記第３アームの先端側に基端側が支持され、前記鉛直軸と垂直な軸まわりに旋回する第４アームと、
   前記第４アームの先端側に基端側が支持され、前記第４アームの旋回軸と平行な軸まわりに旋回する第５アームと、
   前記第５アームに基端側が着脱可能に支持され、前記第５アームに対して旋回する先端治具と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の塗装システム。
6. 前記第５アームは、
   前記第４アームが前記第３アームに対して旋回した場合であっても、前記第３アームに対する相対姿勢を維持すること
   を特徴とする請求項５に記載の塗装システム。
7. 前記第３アームは、
   前記第４アームおよび前記先端治具を旋回させる動力源を内部に備えること
   を特徴とする請求項６に記載の塗装システム。
8. 前記第３アームは、
   前記動力源を収容する内圧室を有すること
   を特徴とする請求項７に記載の塗装システム。
9. 前記先端治具は、
   前記第５アームに対する取付向きを変更することで前記第５アームに対する旋回軸の向きを変更可能であること
   を特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の塗装システム。
10. 前記先端治具は、
    前記第５アームに対する旋回軸と前記開閉部材を係止する係止部とが水平向きにオフセットしており、
    前記先端治具を旋回させる動力源の出力に基づいて前記開閉部材の係止状態を判定する判定部をさらに備えること
    を特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載の塗装システム。
11. 前記固定式操作ロボットは、
    前記車両を前記搬送向きに搬送する搬送装置を挟むように、前記上流側および前記下流側に１台ずつ設置されること
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の塗装システム。
12. 前記塗装ロボットは、
    それぞれの第１軸が前記搬送向きと平行な同一直線上にあり、前記第１軸まわりに回転する第１アームがお互いに離れる向きに延伸するように、少なくとも一対が設置されること
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の塗装システム。
13. 前記一対の塗装ロボットは、
    該一対の塗装ロボットの中間位置における前記同一直線と垂直な面に対して対称なアーム構成をそれぞれ有すること
    を特徴とする請求項１２に記載の塗装システム。
14. 前記一対の塗装ロボットは、
    前記車両を前記搬送向きに搬送する搬送装置を挟んで対称な位置に一対ずつ設置され、斜向かいの前記塗装ロボット同士が同一の前記アーム構成であること
    を特徴とする請求項１３に記載の塗装システム。
15. 塗装ブース内に固定されるベース部と、
    前記ベース部に基端部が支持され、鉛直向きの第１軸まわりに旋回する第１アームと、
    前記第１アームの先端側に基端側が支持され、前記第１軸と平行な第２軸まわりに旋回する第２アームと、
    前記第２アームの先端側に基端側が支持され、前記第２軸と平行な第３軸まわりに回転するとともに前記第３軸に沿って下方へ延伸する第３アームと、
    前記第３アームの先端側に基端側が支持され、前記第３軸と垂直な第４軸まわりに旋回する第４アームと、
    前記第４アームの先端側に基端側が支持され、前記第４軸と平行な第５軸まわりに旋回する第５アームと、
    前記第５アームに着脱可能に固定され、塗装ブース内を所定の搬送向きに搬送される車両における前または後の開閉部材を操作する先端治具と
    を備えることを特徴とする固定式操作ロボット。

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