JP3626808B2 - 塗装用ロボットの制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗装用ロボットの制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被塗装物であるワークに塗装を施す塗装用ロボット装置においては、作動アーム先端にスプレーガンが設けられ、ワークのサイズ、形状に合わせてスプレーガンが塗装動作するようにアーム等の可動部の動作及び動作速度がティーチング（教示）されている。
【０００３】
具体的には、図８に示すように、被塗装物であるワーク１に対するスプレーガンの動作軌跡はＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊのようになる。そのため、ティーチングデータを入力する際はスプレーガンが各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊの各点を通過するようにティーチングし、各ポイント間は制御回路の演算による直線補間が行われていた。また塗装開始から塗装停止までの塗装区間のティーチングは、ロボットのティーチング修正時に各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊをステップで進めると共に、例えばポイントＡ、Ｂ間においてワーク１に対向するポイントＡ３ 〜Ａ１３が塗装区間となるように「塗装オン」の塗装データを記憶させていた。
【０００４】
ところが上記のようにして塗装ポイントＡ３ 〜Ａ１３をティーチングした後、実際に塗装動作を行わせると、塗装用ロボットの動作速度、スプレーガンとワークとの距離、更にスプレーガンに接続された塗装チューブ及び霧化用エアチューブの管内抵抗の要因により図９に示すように塗装ポイントＡ３ 〜Ａ１３がＡ５ 〜Ａ１５にずれてしまい噴霧遅れが発生する。従って、従来の塗装用ロボット装置では、ティーチングデータを入力した後、スプレーガンからワークに塗料を吹き付けてみてワークに対する塗装位置のずれを修正する必要がある。そのため、従来の塗装用ロボット装置においては、スプレーガンの動作軌跡に設定された塗装区間がワークと一致するまで上記塗装区間の修正作業を繰り返さなければならず、その修正作業に多大な時間と手間がかかり過ぎるといった課題があった。
【０００５】
これに対し、上記課題を解決することを目的とした塗装用ロボット装置が特開平２−３０７５５８号公報に開示されているので、その概略を図４〜図７に基づいて以下に説明する。なお、図４は従来の塗装用ロボット装置を示す斜視図、図５は従来の塗装用ロボット装置の制御系統構成図、図６は図５に示す制御系統の要部を構成する回路図、図７は従来の塗装用ロボット装置のティーチングデータを補正する動作を説明する説明図である。
【０００６】
図４に示すように、被塗装物であるワーク１がコンベヤ装置２により搬送されてその塗装作業位置を通過する間に、プレイバック型の塗装用ロボット３が、制御装置１７に制御されて予めティーチングされた所定の塗装作業を実行する。
【０００７】
塗装用ロボット３は、多関節ロボットであり、各作動アームを旋回させる駆動部によりロボット旋回軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを中心として各可動部を回動させ、アームの先端の塗装ガン１６を自在に動かして塗装作業を行うことができる。制御装置１７は、ティーチングデータを記憶すると共にワーク１の搬送に連動してロボット３の動作を制御する。
【０００８】
図５に示すように、上記の如く各可動部が動作すると、各可動部に設けられたポテンショメータ（図示省略）からの回転位置検出信号が制御装置１７の入力回路１８に入力される。Ａ／Ｄ変換回路１９では入力回路１８からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。制御回路２０はティーチングデータ及びＡ／Ｄ変換回路１９からのロボット位置データを記憶する記憶部２０Ａと、塗装位置補正手段としての遅れ量演算回路２０Ｂ、データ補正量演算回路２０Ｃを有する。また、制御回路２０にはティーチングデータ入力装置２１と、塗装ガン１６の動作速度データ、塗料噴霧遅れデータ等の補正データを入力する補正データ入力装置２２とが接続されている。制御回路２０は予め入力された塗装プログラムに従って、ロボット動作データ及び塗装ガン１６のオン／オフデータの演算を行う。Ｄ／Ａ変換回路２３は制御回路２０より出力された位置指令データをアナログ信号に変換する。サーボアンプ２４はＤ／Ａ変換回路２３からの指令信号と入力回路１８からの位置フィードバック信号との偏差を求め、これを増幅して塗装用ロボット３の各駆動部に出力する。
【０００９】
また、塗装ガン１６には塗料チューブ２５、エアチューブ２６の一端が接続されている。塗料チューブ２５の他端は塗料供給装置２７に接続され、エアチューブ２６の他端は空気源２８に接続されている。また、塗料チューブ２５の途中には塗料バルブ２９が配設されており、エアチューブ２６の途中にはエアバルブ３０が配設されている。
【００１０】
Ｉ／Ｏユニット３１では塗装用ロボット３の位置データより塗装ガン１６のオン／オフデータを制御回路２０内に取込むと同時に、制御回路２０で演算された塗装オン／オフ信号を塗料バルブ２９、エアバルブ３０に出力し、塗装ガン１６の塗装動作を制御する。
【００１１】
ところが前述のように、塗装ポイントを教示した後、実際に塗装動作を行わせると、塗装用ロボット３の動作速度、塗装ガン１６とワーク１との距離、更に塗装ガン１６に接続された塗料チューブ２５及び霧化用エアチューブ２６の管内抵抗の要因により図９に示すように塗装ポイントがずれてしまい噴霧遅れが発生する。
【００１２】
そこで図６に示すように、遅れ量演算回路２０Ｂには補正データ入力装置２２を介して塗装ガン１６の動作速度データＳ、塗料及びエアの噴霧遅れデータ（遅れ時間）ｔが入力される。この噴霧遅れデータｔは塗料チューブ２５、エアチューブ２６の管内抵抗及び長さ寸法等により変動するため、Ｉ／Ｏユニット３１より塗装オン信号が出力されてから塗装ガン１６が塗料を噴霧するまでの遅れ時間を実測して求められたデータである。
【００１３】
遅れ量演算回路２０Ｂには動作速度データＳと塗料、エアの噴霧遅れデータｔより、塗装ポイントのずれ量を算出する演算プログラムが組み込まれている。従って遅れ量演算回路２０Ｂは、動作速度データＳと塗料、エアの噴霧遅れデータｔの入力とともに塗装位置のずれ量Ｌを算出し、これをデータ補正量演算回路２０Ｃに出力する。
【００１４】
データ補正量演算回路２０Ｃでは、図７に示したように上記ずれ量Ｌの値に応じて塗装位置のずれ量Ｌが補間ポイントの何ポイント分に相当するかを求め、その補正データを出力する。このようにして、塗装ガン１６の動作速度に伴う塗料、エアの遅れ量が自動的に算出され、この遅れ量Ｌに基づく補正データによりティーチングデータの塗装位置が補正される。
【００１５】
以上のような塗装ガン１６の動作速度に伴う塗料、エアの遅れ量の補正はＰＴＰ（Ｐｏｉｎｔ Ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）のティーチングを行うプレイバック型の塗装用ロボットに適用されるものである。ＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｓ Ｐａｔｈ）型ティーチングを行う塗装用ロボットについては、塗装オン／オフ操作を簡単にするために通常は塗装スプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させ、軸の回動速度が決められた閾値を超えたときにスプレーガンからの塗料スプレーをオンし、軸の回動速度が遅くなって決められた閾値以下になったときにスプレーガンからの塗料スプレーをオフするオートラン、オートストップ方式が採用されている。この場合も上記のような塗装タイミング遅れの補正方式を利用することも考えられるが、上記の方式は決められたポイントを基準にしてタイミングをずらすものであるため直接には適用し難い方式である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットにおいては、必ず閾値以下にならないと塗装スプレーをオフしないため、塗装スプレーオフのタイミングが遅れ、（塗料ストップバルブからスプレーガンまでの距離が遠いため）塗装用ロボットの軸が停止してもしばらくはスプレーが続いてしまう。そのため、余分な塗料がスプレーされ、塗料ロスとなり、またワークから外れた方向にスプレーするためワーク置き台等の周囲を汚してしまう。
【００１７】
従って本発明は上記従来のオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットにおける問題点を解決することができる塗装用ロボットの制御方法及び制御装置を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明はティーチング時に記憶した速度の変化から演算する簡単な方法で上記課題を解決しようとするものであり、具体的には以下に示す通りである。
【００１９】
即ち、上記課題を解決する本発明の制御方法は、塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御方法において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の制御装置は、塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御装置において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする。
【００２１】
従って上記本発明によれば、被塗装物のサンプルに向かって、塗装用ロボットのスプレーガンを実際の塗装作業と同じ軌跡上を動かして、その移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、続いて塗料を供給し、噴霧用圧縮エアを整えて塗装作業の準備をした後、塗装用ロボットをスタートし、スプレーガンを教示した通りの移動軌跡、噴出方向、移動速度に沿って動作させ、塗装作業を開始する。
【００２２】
そして、スプレーガンの移動速度が下の閾値を超え、スプレーガンの加速度が規定加速度以上になると、塗料スプレーがオンとなり、早めにタイミングよく塗装を開始する。スプレーガンの移動速度が上の閾値以上では塗料スプレーは常時オンとなり、塗料スプレーが継続される。一方、スプレーガンが移動して被塗装物の端部近くに達し、反転して塗装のラインを平行に移動し逆方向に引き返すために、又は停止のために、スプレーガンの移動速度を減速すると、移動速度が下の閾値以下でなくても、スプレーガン速度が上の閾値以下にあるときにはスプレーガンの減速度が規定減速度を超えれば塗料スプレーをオフさせる。これによりスプレーガンが被塗装物の終端前に減速すれば早めにタイミングよく塗料スプレーはオフとなる。スプレーガンがそのまま停止すると塗料スプレーはオフのままとなる。かくして、余分な塗料をスプレーして塗料ロスや周囲への汚れを生起させることなく被塗装物を塗装することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
図１は塗装用ロボット装置の制御系統構成図、図２はワークに対するスプレーガンの動作軌跡図、図３はスプレーガンの移動時の速度、塗料スプレーのタイミング及びスプレーガンの加速度を示す線図である。なお、塗装用ロボットの構成、外観については、図４に示す従来の塗装用ロボットと同様でありこれを参考とする。
【００２５】
図１に示すように、塗装用ロボット４３は、図４に示す従来の塗装用ロボット３と同様の多関節ロボットであり、各作動アームを旋回させる駆動部（モータ４４等）により塗装用ロボット４３の各旋回軸を中心として各可動部を回動させ、被塗装物であるワーク４１のサンプルに向かって、塗装用ロボット４３の作動アーム先端に設けたスプレーガン４６を実際の塗装作業と同じ軌跡上を動かして、その移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接ティーチングする。制御装置５０は、制御回路５１、閾値入力装置５４、Ｄ／Ａ変換回路５５、サーボアンプ５６及び出力ユニット５７を有しており、ティーチングデータを記憶すると共にワーク４１の塗装面形状に合わせて塗装用ロボット４３の動作を制御する。
【００２６】
図１に示すように、上記の如くティーチングにおいて塗装用ロボット４３の各可動部を動作させると、各回転可動部に設けられたエンコーダ４５からデジタルの回転検出信号が制御装置５０に入力される。制御回路５１は記憶回路５２及び演算回路５３を有しており、記憶回路５２では塗装用ロボット４３のティーチング時にエンコーダ４５からのロボット位置データを時間軸とともに記憶し、演算回路５３では記憶回路５３に記憶された各データよりスプレーガン４６の速度と加速度を演算する。また、制御回路５１にはスプレーガン４６の移動速度の上下の閾値と、スプレーガン４６の加速度の閾値を入力するための閾値入力装置５４が接続されている。
【００２７】
そして制御回路５１では、Ｄ／Ａ変換回路５５に位置指令データを出力すると共に、ティーチングにより記憶回路５２に時間軸とともに記憶されたスプレーガン４６の軌跡データより演算されたスプレーガン４６の移動速度及び加速度と、閾値入力装置５４から入力された移動速度及び加速度の閾値とから、塗装用ロボット動作中におけるスプレーガン４６のオン／オフのタイミングの演算を行う。
【００２８】
Ｄ／Ａ変換回路５５は、制御回路５１より出力された位置指令データをアナログ信号に変換してサーボアンプ５６に出力する。サーボアンプ５６は、Ｄ／Ａ変換回路５５から出力されたアナログの位置指令信号を増幅して塗装用ロボット４３の各駆動部に出力する。
【００２９】
出力ユニット５７は、制御回路５１で演算された塗装オン／オフ信号を電磁弁５８、５９（詳細後述）に出力し、スプレーガン４６の塗装動作を制御する。
【００３０】
スプレーガン４６には塗料チューブ４８、霧化用エアチューブ４９の一端が接続されており、塗料チューブ４８の他端は塗料供給装置４７に接続され、エアチューブ４９の他端は圧縮エア源（図示省略）に接続されている。また塗料チューブ４８の途中には電磁弁５８が配設されており、エアチューブ４９の途中には電磁弁５９が配設されている。そして、これらの電磁弁５８、５９に上記の如く出力ユニット５７を介して塗装オン／オフ信号が出力されスプレーガン４６の塗装動作が制御される。
【００３１】
従って本実施の形態例によれば、塗料を供給し、噴霧用圧縮エアを整えて塗装作業の準備をした後、塗装用ロボット４３をスタートし、スプレーガン４６をティーチングした通りの移動軌跡、噴出方向、移動速度に沿って動作させ、塗装作業を開始する。
【００３２】
例えばワーク４１に対して、図２に示したような動作軌跡にスプレーガン４６をティーチングすると、次の実際の塗装工程においては、スプレーガン４６はこのときのティーチングデータに基づき同じ軌跡を通って同じ速度、加速度で塗装作業をする。図３はこのスプレーガン４６の軌跡を展開して移動速度、加速度を示したものである。
【００３３】
図２と図３の関係を説明すると、塗装作業スタートポイントＸ０ においてはスプレーガン４６の移動速度、加速度とも０である。スプレーガン４６が加速されポイントＸ１ に到ると、スプレーガン４６の移動速度Ｖ１ が下の閾値Ｖｇに達して、制御装置５０から塗料スプレーオンの信号が発せられ、出力ユニット５７を介して電磁弁５８、５９を開くように指示が出される。その後ポイントＸ２ において移動速度は最大Ｖ２ となる。この図３においては、加速度Ｒ１ 、減速度Ｒ２ とも同じ絶対値としてあり、加速度の閾値はＲｇ、−Ｒｇとして小さな振動等による加速度の影響を防いでいる。ポイントＸ３ においてスプレーガン４６は減速し始めるが、移動速度の上の閾値Ｖｈに達するまではそのまま塗料スプレーオンの状態が続き、スプレーガン４６の移動速度が上の閾値Ｖｈ以下となり、減速度（負の加速度）Ｒ２ の絶対値が閾値Ｒｇより大きいとき、制御装置５０から塗料スプレーオフの信号が発せられ、出力ユニット５７を介して電磁弁５８、５９を閉じるように指示が出される。その後スプレーガン４６は減速しポイントＸ５ に達して低速Ｖ４ のまま反転して塗装のラインを平行に移動し、逆方向に引き返す。スプレーガン４６の移動速度Ｖ４ がポイントＸ６ において移動速度の下の閾値Ｖｇより大であれば、制御装置５０から再び塗料スプレーオンの信号が発生られ、電磁弁５８、５９を開くように指示が出される。
【００３４】
このようにしてスプレーガン４６がワーク４１の端部に来る度に早めにタイミングよく塗料スプレーのオンとオフが指示され、初端からの塗装が可能となり、且つ、無駄な塗料の噴出を防止することができる。最後にポイントＸｎにおいて塗料スプレーオフとなり、１つのワーク４１に対する塗装作業を終わる。
【００３５】
従って、塗装用ロボット４３の動作速度、スプレーガン４６とワーク４１との距離、更にスプレーガン４６に接続された塗料チューブ４８及びエアチューブ４９の管内抵抗の要因により塗装ポイントがずれてしまい噴霧遅れが発生しても、上述のように、スプレーガン４６の加速時に塗料スプレーをオンすることにより、早めのスプレー開始ができ、また減速時に移動速度の上の閾値において塗料スプレーをオフすることにより、早めのスプレー停止ができ（図３に噴霧遅れＳｄ１ ，Ｓｄ２ を示す）、このことによって塗装ポイントのずれが補正され、塗料の無駄な噴出を抑えることができ、またワーク置台等の周囲を汚すこともなくなる。
【００３６】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態と共に具体的に説明したように本発明によれば、スプレーガンが加速されて移動速度が下の閾値以上に達すると塗料スプレーがオンするので、塗料が早めにタイミングよく噴出されて被塗装物は初端から塗装され、また、移動速度の上下の閾値の中間帯では、スプレーガンの加速度が規定加速度以上において塗料スプレーオンを指令し保持して被塗装物を塗装し、スプレーガンの減速度が規定減速度（負の加速度）以上において塗料スプレーオフを指令して保持するので、スプレーガンが被塗装物の端部に達して減速し始めたとき、早めに塗料の噴出が止められ、余分な塗料スプレーが抑えられる。このため塗料ロスが減り、また被塗装物から外れた方向にスプレーされるのを防いで被塗装物の置き台等の周囲を汚すこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例に係る塗装用ロボット装置の制御系統構成図である。
【図２】ワークに対するスプレーガンの動作軌跡図である。
【図３】スプレーガンの移動時の速度、塗料スプレーのタイミング及びスプレーガンの加速度を示す線図である。
【図４】従来の塗装用ロボット装置を示す斜視図である。
【図５】従来の塗装用ロボット装置の制御系統構成図である。
【図６】図５に示す制御系統の要部を構成する回路図である。
【図７】従来の塗装用ロボット装置のティーチングデータを補正する動作説明図である。
【図８】ワークに対するスプレーガンの動作軌跡を設定する各ポイントの位置を示す説明図である。
【図９】塗料の噴出遅れの説明図である。
【符号の説明】
４１ ワーク
４３ 塗装用ロボット
４６ スプレーガン
４７ 塗料供給装置
４８ 塗料チューブ
４９ エアチューブ
５０ 制御装置
５１ 制御回路
５２ 記憶回路
５３ 演算回路
５４ 閾値入力装置
５８、５９ 電磁弁
【発明の属する技術分野】
本発明は塗装用ロボットの制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被塗装物であるワークに塗装を施す塗装用ロボット装置においては、作動アーム先端にスプレーガンが設けられ、ワークのサイズ、形状に合わせてスプレーガンが塗装動作するようにアーム等の可動部の動作及び動作速度がティーチング（教示）されている。
【０００３】
具体的には、図８に示すように、被塗装物であるワーク１に対するスプレーガンの動作軌跡はＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊのようになる。そのため、ティーチングデータを入力する際はスプレーガンが各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊの各点を通過するようにティーチングし、各ポイント間は制御回路の演算による直線補間が行われていた。また塗装開始から塗装停止までの塗装区間のティーチングは、ロボットのティーチング修正時に各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｊをステップで進めると共に、例えばポイントＡ、Ｂ間においてワーク１に対向するポイントＡ３ 〜Ａ１３が塗装区間となるように「塗装オン」の塗装データを記憶させていた。
【０００４】
ところが上記のようにして塗装ポイントＡ３ 〜Ａ１３をティーチングした後、実際に塗装動作を行わせると、塗装用ロボットの動作速度、スプレーガンとワークとの距離、更にスプレーガンに接続された塗装チューブ及び霧化用エアチューブの管内抵抗の要因により図９に示すように塗装ポイントＡ３ 〜Ａ１３がＡ５ 〜Ａ１５にずれてしまい噴霧遅れが発生する。従って、従来の塗装用ロボット装置では、ティーチングデータを入力した後、スプレーガンからワークに塗料を吹き付けてみてワークに対する塗装位置のずれを修正する必要がある。そのため、従来の塗装用ロボット装置においては、スプレーガンの動作軌跡に設定された塗装区間がワークと一致するまで上記塗装区間の修正作業を繰り返さなければならず、その修正作業に多大な時間と手間がかかり過ぎるといった課題があった。
【０００５】
これに対し、上記課題を解決することを目的とした塗装用ロボット装置が特開平２−３０７５５８号公報に開示されているので、その概略を図４〜図７に基づいて以下に説明する。なお、図４は従来の塗装用ロボット装置を示す斜視図、図５は従来の塗装用ロボット装置の制御系統構成図、図６は図５に示す制御系統の要部を構成する回路図、図７は従来の塗装用ロボット装置のティーチングデータを補正する動作を説明する説明図である。
【０００６】
図４に示すように、被塗装物であるワーク１がコンベヤ装置２により搬送されてその塗装作業位置を通過する間に、プレイバック型の塗装用ロボット３が、制御装置１７に制御されて予めティーチングされた所定の塗装作業を実行する。
【０００７】
塗装用ロボット３は、多関節ロボットであり、各作動アームを旋回させる駆動部によりロボット旋回軸Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを中心として各可動部を回動させ、アームの先端の塗装ガン１６を自在に動かして塗装作業を行うことができる。制御装置１７は、ティーチングデータを記憶すると共にワーク１の搬送に連動してロボット３の動作を制御する。
【０００８】
図５に示すように、上記の如く各可動部が動作すると、各可動部に設けられたポテンショメータ（図示省略）からの回転位置検出信号が制御装置１７の入力回路１８に入力される。Ａ／Ｄ変換回路１９では入力回路１８からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。制御回路２０はティーチングデータ及びＡ／Ｄ変換回路１９からのロボット位置データを記憶する記憶部２０Ａと、塗装位置補正手段としての遅れ量演算回路２０Ｂ、データ補正量演算回路２０Ｃを有する。また、制御回路２０にはティーチングデータ入力装置２１と、塗装ガン１６の動作速度データ、塗料噴霧遅れデータ等の補正データを入力する補正データ入力装置２２とが接続されている。制御回路２０は予め入力された塗装プログラムに従って、ロボット動作データ及び塗装ガン１６のオン／オフデータの演算を行う。Ｄ／Ａ変換回路２３は制御回路２０より出力された位置指令データをアナログ信号に変換する。サーボアンプ２４はＤ／Ａ変換回路２３からの指令信号と入力回路１８からの位置フィードバック信号との偏差を求め、これを増幅して塗装用ロボット３の各駆動部に出力する。
【０００９】
また、塗装ガン１６には塗料チューブ２５、エアチューブ２６の一端が接続されている。塗料チューブ２５の他端は塗料供給装置２７に接続され、エアチューブ２６の他端は空気源２８に接続されている。また、塗料チューブ２５の途中には塗料バルブ２９が配設されており、エアチューブ２６の途中にはエアバルブ３０が配設されている。
【００１０】
Ｉ／Ｏユニット３１では塗装用ロボット３の位置データより塗装ガン１６のオン／オフデータを制御回路２０内に取込むと同時に、制御回路２０で演算された塗装オン／オフ信号を塗料バルブ２９、エアバルブ３０に出力し、塗装ガン１６の塗装動作を制御する。
【００１１】
ところが前述のように、塗装ポイントを教示した後、実際に塗装動作を行わせると、塗装用ロボット３の動作速度、塗装ガン１６とワーク１との距離、更に塗装ガン１６に接続された塗料チューブ２５及び霧化用エアチューブ２６の管内抵抗の要因により図９に示すように塗装ポイントがずれてしまい噴霧遅れが発生する。
【００１２】
そこで図６に示すように、遅れ量演算回路２０Ｂには補正データ入力装置２２を介して塗装ガン１６の動作速度データＳ、塗料及びエアの噴霧遅れデータ（遅れ時間）ｔが入力される。この噴霧遅れデータｔは塗料チューブ２５、エアチューブ２６の管内抵抗及び長さ寸法等により変動するため、Ｉ／Ｏユニット３１より塗装オン信号が出力されてから塗装ガン１６が塗料を噴霧するまでの遅れ時間を実測して求められたデータである。
【００１３】
遅れ量演算回路２０Ｂには動作速度データＳと塗料、エアの噴霧遅れデータｔより、塗装ポイントのずれ量を算出する演算プログラムが組み込まれている。従って遅れ量演算回路２０Ｂは、動作速度データＳと塗料、エアの噴霧遅れデータｔの入力とともに塗装位置のずれ量Ｌを算出し、これをデータ補正量演算回路２０Ｃに出力する。
【００１４】
データ補正量演算回路２０Ｃでは、図７に示したように上記ずれ量Ｌの値に応じて塗装位置のずれ量Ｌが補間ポイントの何ポイント分に相当するかを求め、その補正データを出力する。このようにして、塗装ガン１６の動作速度に伴う塗料、エアの遅れ量が自動的に算出され、この遅れ量Ｌに基づく補正データによりティーチングデータの塗装位置が補正される。
【００１５】
以上のような塗装ガン１６の動作速度に伴う塗料、エアの遅れ量の補正はＰＴＰ（Ｐｏｉｎｔ Ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）のティーチングを行うプレイバック型の塗装用ロボットに適用されるものである。ＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｓ Ｐａｔｈ）型ティーチングを行う塗装用ロボットについては、塗装オン／オフ操作を簡単にするために通常は塗装スプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させ、軸の回動速度が決められた閾値を超えたときにスプレーガンからの塗料スプレーをオンし、軸の回動速度が遅くなって決められた閾値以下になったときにスプレーガンからの塗料スプレーをオフするオートラン、オートストップ方式が採用されている。この場合も上記のような塗装タイミング遅れの補正方式を利用することも考えられるが、上記の方式は決められたポイントを基準にしてタイミングをずらすものであるため直接には適用し難い方式である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットにおいては、必ず閾値以下にならないと塗装スプレーをオフしないため、塗装スプレーオフのタイミングが遅れ、（塗料ストップバルブからスプレーガンまでの距離が遠いため）塗装用ロボットの軸が停止してもしばらくはスプレーが続いてしまう。そのため、余分な塗料がスプレーされ、塗料ロスとなり、またワークから外れた方向にスプレーするためワーク置き台等の周囲を汚してしまう。
【００１７】
従って本発明は上記従来のオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットにおける問題点を解決することができる塗装用ロボットの制御方法及び制御装置を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明はティーチング時に記憶した速度の変化から演算する簡単な方法で上記課題を解決しようとするものであり、具体的には以下に示す通りである。
【００１９】
即ち、上記課題を解決する本発明の制御方法は、塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御方法において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の制御装置は、塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御装置において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする。
【００２１】
従って上記本発明によれば、被塗装物のサンプルに向かって、塗装用ロボットのスプレーガンを実際の塗装作業と同じ軌跡上を動かして、その移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、続いて塗料を供給し、噴霧用圧縮エアを整えて塗装作業の準備をした後、塗装用ロボットをスタートし、スプレーガンを教示した通りの移動軌跡、噴出方向、移動速度に沿って動作させ、塗装作業を開始する。
【００２２】
そして、スプレーガンの移動速度が下の閾値を超え、スプレーガンの加速度が規定加速度以上になると、塗料スプレーがオンとなり、早めにタイミングよく塗装を開始する。スプレーガンの移動速度が上の閾値以上では塗料スプレーは常時オンとなり、塗料スプレーが継続される。一方、スプレーガンが移動して被塗装物の端部近くに達し、反転して塗装のラインを平行に移動し逆方向に引き返すために、又は停止のために、スプレーガンの移動速度を減速すると、移動速度が下の閾値以下でなくても、スプレーガン速度が上の閾値以下にあるときにはスプレーガンの減速度が規定減速度を超えれば塗料スプレーをオフさせる。これによりスプレーガンが被塗装物の終端前に減速すれば早めにタイミングよく塗料スプレーはオフとなる。スプレーガンがそのまま停止すると塗料スプレーはオフのままとなる。かくして、余分な塗料をスプレーして塗料ロスや周囲への汚れを生起させることなく被塗装物を塗装することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
図１は塗装用ロボット装置の制御系統構成図、図２はワークに対するスプレーガンの動作軌跡図、図３はスプレーガンの移動時の速度、塗料スプレーのタイミング及びスプレーガンの加速度を示す線図である。なお、塗装用ロボットの構成、外観については、図４に示す従来の塗装用ロボットと同様でありこれを参考とする。
【００２５】
図１に示すように、塗装用ロボット４３は、図４に示す従来の塗装用ロボット３と同様の多関節ロボットであり、各作動アームを旋回させる駆動部（モータ４４等）により塗装用ロボット４３の各旋回軸を中心として各可動部を回動させ、被塗装物であるワーク４１のサンプルに向かって、塗装用ロボット４３の作動アーム先端に設けたスプレーガン４６を実際の塗装作業と同じ軌跡上を動かして、その移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接ティーチングする。制御装置５０は、制御回路５１、閾値入力装置５４、Ｄ／Ａ変換回路５５、サーボアンプ５６及び出力ユニット５７を有しており、ティーチングデータを記憶すると共にワーク４１の塗装面形状に合わせて塗装用ロボット４３の動作を制御する。
【００２６】
図１に示すように、上記の如くティーチングにおいて塗装用ロボット４３の各可動部を動作させると、各回転可動部に設けられたエンコーダ４５からデジタルの回転検出信号が制御装置５０に入力される。制御回路５１は記憶回路５２及び演算回路５３を有しており、記憶回路５２では塗装用ロボット４３のティーチング時にエンコーダ４５からのロボット位置データを時間軸とともに記憶し、演算回路５３では記憶回路５３に記憶された各データよりスプレーガン４６の速度と加速度を演算する。また、制御回路５１にはスプレーガン４６の移動速度の上下の閾値と、スプレーガン４６の加速度の閾値を入力するための閾値入力装置５４が接続されている。
【００２７】
そして制御回路５１では、Ｄ／Ａ変換回路５５に位置指令データを出力すると共に、ティーチングにより記憶回路５２に時間軸とともに記憶されたスプレーガン４６の軌跡データより演算されたスプレーガン４６の移動速度及び加速度と、閾値入力装置５４から入力された移動速度及び加速度の閾値とから、塗装用ロボット動作中におけるスプレーガン４６のオン／オフのタイミングの演算を行う。
【００２８】
Ｄ／Ａ変換回路５５は、制御回路５１より出力された位置指令データをアナログ信号に変換してサーボアンプ５６に出力する。サーボアンプ５６は、Ｄ／Ａ変換回路５５から出力されたアナログの位置指令信号を増幅して塗装用ロボット４３の各駆動部に出力する。
【００２９】
出力ユニット５７は、制御回路５１で演算された塗装オン／オフ信号を電磁弁５８、５９（詳細後述）に出力し、スプレーガン４６の塗装動作を制御する。
【００３０】
スプレーガン４６には塗料チューブ４８、霧化用エアチューブ４９の一端が接続されており、塗料チューブ４８の他端は塗料供給装置４７に接続され、エアチューブ４９の他端は圧縮エア源（図示省略）に接続されている。また塗料チューブ４８の途中には電磁弁５８が配設されており、エアチューブ４９の途中には電磁弁５９が配設されている。そして、これらの電磁弁５８、５９に上記の如く出力ユニット５７を介して塗装オン／オフ信号が出力されスプレーガン４６の塗装動作が制御される。
【００３１】
従って本実施の形態例によれば、塗料を供給し、噴霧用圧縮エアを整えて塗装作業の準備をした後、塗装用ロボット４３をスタートし、スプレーガン４６をティーチングした通りの移動軌跡、噴出方向、移動速度に沿って動作させ、塗装作業を開始する。
【００３２】
例えばワーク４１に対して、図２に示したような動作軌跡にスプレーガン４６をティーチングすると、次の実際の塗装工程においては、スプレーガン４６はこのときのティーチングデータに基づき同じ軌跡を通って同じ速度、加速度で塗装作業をする。図３はこのスプレーガン４６の軌跡を展開して移動速度、加速度を示したものである。
【００３３】
図２と図３の関係を説明すると、塗装作業スタートポイントＸ０ においてはスプレーガン４６の移動速度、加速度とも０である。スプレーガン４６が加速されポイントＸ１ に到ると、スプレーガン４６の移動速度Ｖ１ が下の閾値Ｖｇに達して、制御装置５０から塗料スプレーオンの信号が発せられ、出力ユニット５７を介して電磁弁５８、５９を開くように指示が出される。その後ポイントＸ２ において移動速度は最大Ｖ２ となる。この図３においては、加速度Ｒ１ 、減速度Ｒ２ とも同じ絶対値としてあり、加速度の閾値はＲｇ、−Ｒｇとして小さな振動等による加速度の影響を防いでいる。ポイントＸ３ においてスプレーガン４６は減速し始めるが、移動速度の上の閾値Ｖｈに達するまではそのまま塗料スプレーオンの状態が続き、スプレーガン４６の移動速度が上の閾値Ｖｈ以下となり、減速度（負の加速度）Ｒ２ の絶対値が閾値Ｒｇより大きいとき、制御装置５０から塗料スプレーオフの信号が発せられ、出力ユニット５７を介して電磁弁５８、５９を閉じるように指示が出される。その後スプレーガン４６は減速しポイントＸ５ に達して低速Ｖ４ のまま反転して塗装のラインを平行に移動し、逆方向に引き返す。スプレーガン４６の移動速度Ｖ４ がポイントＸ６ において移動速度の下の閾値Ｖｇより大であれば、制御装置５０から再び塗料スプレーオンの信号が発生られ、電磁弁５８、５９を開くように指示が出される。
【００３４】
このようにしてスプレーガン４６がワーク４１の端部に来る度に早めにタイミングよく塗料スプレーのオンとオフが指示され、初端からの塗装が可能となり、且つ、無駄な塗料の噴出を防止することができる。最後にポイントＸｎにおいて塗料スプレーオフとなり、１つのワーク４１に対する塗装作業を終わる。
【００３５】
従って、塗装用ロボット４３の動作速度、スプレーガン４６とワーク４１との距離、更にスプレーガン４６に接続された塗料チューブ４８及びエアチューブ４９の管内抵抗の要因により塗装ポイントがずれてしまい噴霧遅れが発生しても、上述のように、スプレーガン４６の加速時に塗料スプレーをオンすることにより、早めのスプレー開始ができ、また減速時に移動速度の上の閾値において塗料スプレーをオフすることにより、早めのスプレー停止ができ（図３に噴霧遅れＳｄ１ ，Ｓｄ２ を示す）、このことによって塗装ポイントのずれが補正され、塗料の無駄な噴出を抑えることができ、またワーク置台等の周囲を汚すこともなくなる。
【００３６】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態と共に具体的に説明したように本発明によれば、スプレーガンが加速されて移動速度が下の閾値以上に達すると塗料スプレーがオンするので、塗料が早めにタイミングよく噴出されて被塗装物は初端から塗装され、また、移動速度の上下の閾値の中間帯では、スプレーガンの加速度が規定加速度以上において塗料スプレーオンを指令し保持して被塗装物を塗装し、スプレーガンの減速度が規定減速度（負の加速度）以上において塗料スプレーオフを指令して保持するので、スプレーガンが被塗装物の端部に達して減速し始めたとき、早めに塗料の噴出が止められ、余分な塗料スプレーが抑えられる。このため塗料ロスが減り、また被塗装物から外れた方向にスプレーされるのを防いで被塗装物の置き台等の周囲を汚すこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例に係る塗装用ロボット装置の制御系統構成図である。
【図２】ワークに対するスプレーガンの動作軌跡図である。
【図３】スプレーガンの移動時の速度、塗料スプレーのタイミング及びスプレーガンの加速度を示す線図である。
【図４】従来の塗装用ロボット装置を示す斜視図である。
【図５】従来の塗装用ロボット装置の制御系統構成図である。
【図６】図５に示す制御系統の要部を構成する回路図である。
【図７】従来の塗装用ロボット装置のティーチングデータを補正する動作説明図である。
【図８】ワークに対するスプレーガンの動作軌跡を設定する各ポイントの位置を示す説明図である。
【図９】塗料の噴出遅れの説明図である。
【符号の説明】
４１ ワーク
４３ 塗装用ロボット
４６ スプレーガン
４７ 塗料供給装置
４８ 塗料チューブ
４９ エアチューブ
５０ 制御装置
５１ 制御回路
５２ 記憶回路
５３ 演算回路
５４ 閾値入力装置
５８、５９ 電磁弁
Claims (2)
- 塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御方法において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする塗装用ロボットの制御方法。 - 塗装用ロボットのアームに設けたスプレーガンを動かしてその移動軌跡、噴出方向、移動速度を直接教示し、この教示した動作を再生させると共に前記スプレーガンの移動速度とその閾値とを比較することにより前記スプレーガンからの塗料スプレーをオン・オフして被塗装物を塗装するオートラン、オートストップ方式の塗装用ロボットの制御装置において、
塗装用ロボットが教示に従って動作を再生後、前記スプレーガンの移動速度が下の閾値以下では前記塗料スプレーを常時オフとし上の閾値以上では前記塗料スプレーを常時オンとすると共に、これら上下の閾値の中間帯では前記スプレーガンの加速度が規定加速度以上のときに前記塗料スプレーをオンしてこの状態を保持し、前記塗料スプレーガンの減速度が規定減速度以上のときに前記塗料スプレーをオフしてこの状態を保持することを特徴とする塗装用ロボットの制御装置。
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