JP4212940B2

JP4212940B2 - 自動塗装方法及び装置

Info

Publication number: JP4212940B2
Application number: JP2003087627A
Authority: JP
Inventors: 富雄田島
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004290850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
塗装ロボットもしくはスプレーガンを保持して駆動される自動塗装機により、塗装するにあたり被塗装物に対して塗装を中断するロスタイムを削減し、高生産性の塗装を行う方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動塗装としては、塗装ロボットや塗装機を駆動させる各種の駆動装置を被塗装物にあわせて塗装する方法や装置が数多く提案されている。とくに被塗装物の形状や塗料にあまり限定されず汎用性の高い塗装方法として噴霧塗装を用いたものが広く使用されている。
自動塗装に多く求められるものは生産性であり、少しでも効率の良い塗装方法が常に望まれている。
【０００３】
被塗装物の形状等にとらわれず、汎用性の高い塗装方法として塗装ロボットの使用が上げられ、最も効率の良い塗装方法を教示させることによって効率良く、品質の高い塗装を達成することが特徴として上げられるが、この場合であっても改善の余地が残されている。すなわち塗装ロボットの駆動で塗装位置にスプレーガンを移動させ噴霧を行う場合、被塗装物を反対面から塗装する際には位置を移動させ、噴霧の向きを変更する間の時間が必要で、いわゆるロスタイムが生ずる。
【０００４】
被塗装物が例えばメガネフレームのように細い線状の組合せで構成されている品物や、骨組み、網状の場合、スプレーガンによる噴霧領域に対して極狭い面積が塗装する面積となって塗料の無駄が多いことから、複数の被塗装物を密に並べ同時に塗装する方法が良く採用される。この様な場合図に示す例の通り、上下方向にホルダーに配置した被塗装物を１つの集合体としての被塗装物と見なし両側面、正面を斜め下からと斜め上から塗装することによって
全体の被塗装物を効率よく塗装することができる。
【０００５】
スプレーガンの作動手段は自動塗装の場合、塗装ロボットが正確さと作業能率から多く利用されるが、通常下方から上方に向かってスプレーガンを移動させて塗装を行い最上部の被塗装物まで塗装をした後、図３に示すようにスプレーガンを最上部の被塗装物の上方まで移動し、スプレーガンの吹付け角度を点線のように下方に向けてから塗装を再開し、上方から下方に向けて被塗装物を順次塗装する方法が一般的に行われている。
【０００６】
しかしこの場合スプレーガンの位置と向きを変えている間は、塗装を中止している時間であり、塗装ロボットを有効に使用し、生産能率を上げるうえで、大きな無作業時間となっている。また塗装ロボットの作動領域に対して上下に吹き付け距離に応じたスペースを必要とし、その分狭い領域での使用しかできない。言い換えると被塗装物の配置領域より大きな作動領域を有する大きな塗装ロボットが必要となる。
【０００７】
また自動塗装においては塗装位置に設置された被塗装物に対しスプレーガンが向けられるが、メガネフレームのように複雑で細いワイヤ状の被塗装物は特に、いろいろな方向から高い精度で噴霧する必要が有り、その意味でも前述の塗装ロボットが用いられている。通常塗装ロボットが被塗装物に対して自由に噴霧方向、噴霧距離を変更しながら精度の高い塗装を可能にすることができるため、載置されるホルダーは９０°回転程度の位置決めで十分とされている。
【０００８】
しかし前記のように噴霧方向を変え、被塗装物の側面方向にも回り込むため１つの被塗装物もしくは一体となった１つの被塗装物ホルダーに対して、１つのもしくは１セットのスプレーガンで塗装を行っているため、塗装速度すなわち生産性に限度があった。
【０００９】
一方生産性向上のために大量の被塗物を同時に塗装する方法として、特開平１１−２９０７３３に見られるように、円周上に並べた多数の被塗装物を回転させながら次々に塗装するいわゆるスピンドル塗装と呼ばれる方法が有る。この場合、塗装ロボットに搭載されたスプレーガンは被塗装物に対してほぼ同じ位置から連続して塗装していれば良く、したがって複数のスプレーガンが複数の回転する被塗装物群に相対している。この場合被塗装物の制限があり、複雑多様な塗装面を有するものには不適で、精度の高い塗装が不可能とされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は複雑で多様な塗装面を有し、いろいろな方向から噴霧を必要とする被塗装物に対して高品質の塗装、高精度の塗装を可能にし、その上で生産能力を向上させるための自動塗装方法を得ることを目的とする。またこれらの塗装を塗装ロボットを使用して塗装するに際し、塗装ロボットと協動し生産性を高めるに適した装置を提供することが主な課題である。
【００１１】
また使用する塗装設備が有効に利用され、その作動領域を最大限に活用できる塗装方法を見いだし、より小さい設備での実施とそれに伴う省スペースでの生産性向上を可能として、塗装コストの大幅な削減を達成することである。
【００１２】
すなわちスプレーガンを駆動する塗装ロボット等の作動領域を可能な限り最小にして最大の塗装領域を可能とすることであり、塗装に関係の無い移動時間であるロスタイムを削減することである。
【００１３】
大きな第２の課題は、これら駆動装置の作動を単純にして装置の負荷を削減することによって、装置の耐久時間の拡大を達成すると共に、複数ガンの搭載を可能として同時に複数の塗装ステージを１台の駆動装置によって塗装可能とし、生産性の倍増を図ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、本発明は被塗装物に沿って塗装を行うスプレーガンを搭載する駆動装置に、互いに向き合う方向に傾斜させて噴霧する２つのスプレーガンを設けて、これらスプレーガンが向き合う方向に一体的に往復移動させ、移動方向に対して後方のスプレーガンが被塗装物の端部を塗装し噴霧停止後、直ちに前方にあったスプレーガンを噴霧作動し、その端部外側より塗装開始すると共に移動方向を変更して塗装するようにしている。
【００１５】
このため塗装ロボット等の駆動装置と、該駆動装置のスプレーガン取付アームにガンステーを設け、そのガンステーの両端にそれぞれスプレーガンを取付けて、それぞれのスプレーガンが互いに向き合う方向に傾斜角度をつけて噴霧できるよう取付角度を調整可能とした噴霧装置と、前記それぞれのスプレーガンが被塗装物との対応位置に対して、前記スプレーガンが向き合う方向に往復移動を制御し、往復移動の方向に応じて前記スプレーガンのいずれか一方が噴霧されるよう個別に噴霧制御可能とした制御手段とを備えたものである。
【００１６】
更に対向する２つのスプレーガンを有する噴霧装置と対応する被塗装物を載置するホルダーを複数併設し、その噴霧装置を前記の取り付けアームに複数設け、併設した複数のホルダーと平行する位置を維持する平面上で、前記複数の噴霧装置を移動するように制御する。
【００１７】
【発明の実施の態様】
本発明を達成するために自動塗装装置としてスプレーガンを駆動する装置、好ましくは塗装ロボット等のように、駆動装置と共にスプレーガンの作動制御が可能な手段を備え、移動と噴霧が自動で制御できる装置を用いる。比較的単純な塗装が可能で有れば往復移動、もしくは平面移動の自由度であっても適用できる。
【００１８】
駆動装置には１対のスプレーガンを噴霧方向が互いに向き合うように設置し、前記の制御手段によって個々のスプレーガンを別々に噴霧制御できるよう構成する。また互いのスプレーガンの設置位置は駆動装置による移動方向に沿って前後に配置されている。
【００１９】
この状態で駆動装置を移動させながら被塗装物を塗装するとき、移動中は前記前後に配置したスプレーガンのうち後方のスプレーガンを噴霧作動させて塗装を行う。したがって被塗装物の端部まで塗装が進むと、前方のスプレーガンは既に被塗装物の端部を越えて外側に置かれることになる。ここで後方のスプレーガンを停止し、直ちに前方のスプレーガンを噴霧させれば、ロスタイムなしに被塗装物の反対面を塗装することができる。同時に駆動装置の移動方向を逆転させることで、それまでの逆の方向から塗装を継続する。
【００２０】
したがって一方向からでは塗装できない溝などが有る被塗装物や格子状の被塗装物、あるいは複数の被塗装物が併設され集合体の被塗装物等の塗装を無駄な作動無く塗装が可能となる。またその必要が無い場合や既に塗装されている面の場合は、被塗装物の回転により新たな塗装必要面をスプレーガンに向けて塗装を継続することもできる。
【００２１】
前記第２の課題は被塗装物を載置するホルダーを任意の回転角度に設定できる手段が必要となる。このホルダーはサーボモータによる回転角を自由にコントロールできるよう別途設けた回転駆動装置と連結され、駆動装置の制御手段によって制御される。生産性の向上のためホルダーはサーボテーブル上に複数併設され、それぞれは同期駆動するよう構成されている。
これらの複数のホルダーに対し、スプレーガンはそれぞれに相対する位置になるよう駆動装置の１つの駆動アームに設けたガンステーに固定される。駆動アームに設けた複数のスプレーガンは被塗装物を載置するそれぞれのホルダーとの位置を同じ状態に保つため、併設するホルダーと平行する位置を維持するように設置され、移動を制御される。
【００２２】
すなわちガンステーが複数のホルダーに対し常に平行に移動して塗装するように駆動制御され、それぞれのホルダーに載置した被塗装物を同時に同じ条件で塗装することになる。更に複数のホルダーを同期回転させ同じ状態にスプレーガンに向けることによって、複雑な形状の被塗装物を他の方向から塗装することができる。またスプレーガンを前述の１対のスプレーガンにすることで両効果を達成できる。
【００２３】
【実施例】
一実施例として、前述のめがねフレームの塗装ロボットによる塗装を図面に基づき説明する。被塗装物のめがねフレーム１は縦に連続して載置できるように形成されたホルダー２にそれぞれ固定される。ホルダー２はテーブル３に２セット併設され、塗装位置に運ばれるように構成されている。この様なテーブル３は塗装ロボット４の制御装置（図示せず）によって作動がコントロールされ、この例ではテーブル３を交互に塗装位置に移動し、順次と塗装を行わせるための搬送装置として、回転位置制御されるワークフィーダー５の両側に延びたアーム６の両端にテーブル３がそれぞれ設けられている。
【００２４】
前記テーブル３には回転位置の割り出しが自由に設定できるサーボテーブル７が２セットずつ設けられ、別に設けたサーボモータにより伝えられ回転位置を割り出し可能とし、同期回転移動する構成となっている。この回転は、サーボテーブル７のフランジ部に固定されたピン８と係合する孔８Ａを設けたホルダー受け９と一体に設置され、該ホルダー受け９に位置決めされて設置された前記ホルダー２を回転させる。
【００２５】
アーム６上のテーブル３は、塗装位置に対応するそれぞれのホルダー２の設定位置を定め、塗装ロボット４の作動とこれに搭載されたスプレーガン１０の作動が同期されるよう構成される。スプレーガン１０は塗装ロボット４のアーム４１に２つのスプレーガン１０Ａ，１０Ｂを互いに向かい合う方向に角度をもって取り付けられている。配列の方向は被塗装物が連接され、順次塗装していく方向、すなわち図２の例では上下の方向に対しこれに沿った方向に間隔を置いて設けられ、上部に位置する上のスプレーガン１０Ａは下向きに斜め被塗装物方向に調整可能に設置され、両スプレーガンの間隔は、通常のスプレーガンの標準的吹付け距離が両スプレーガンの中間までの距離となるように設定されている。
【００２６】
塗装位置に置かれた被塗装物１に対し、塗装ロボット４に搭載された前記のスプレーガンで塗装を行うにあたり、ホルダー２の一側を下方のスプレーガン１０Ｂが下方より順次と上方へ塗装し最上部の被塗装物１Ｘを塗装した後、下方のスプレーガン１０Ｂの噴霧を停止し、直ちに上方のスプレーガン１０Ａで最上部の被塗装物１Ｘ上面部を上方から塗装し、下方に移動を開始して順次と下方の被塗装物を塗装するように塗装ロボットの作動を行わせる。
【００２７】
更に最下端の被塗装物を上方のスプレーガン１０Ａで塗装完了すると、噴霧を停止し、被塗装物の他側に向けて再び下方のスプレーガンを１０Ｂ作動させ、被塗装物下面側の塗装を上方に向けて塗装する。これら一連の作動は塗装ロボットの制御装置によって運転される。
【００２８】
この様に塗装ロボットの作動範囲は、ほぼ被塗装物が配列された範囲Ｈですみ、点線で示す従来の方法のように被塗装物の塗装範囲を超えて上下に大きく移動させ、かつスプレーガンの噴霧方向を変える作動をする必要が無く、作動の単純化はもちろんのこと、上下に延びる塗装ロボットの作動領域を確保する必要も無くなる。このことはより小形の塗装ロボットで対応することができることになり、言い換えれば同じ塗装ロボットで、より大きな範囲の被塗装物を塗装することが可能となる。更に移動に要する無駄な時間が節約でき、限られた時間で最大効率を上げることが要求される塗装ロボットの生産性に大きな効果を上げることができる。
【００２９】
またこの時被塗装物に対する噴霧の方向は、図５に示すようにサーボテーブル７の回転角度を制御して所定の位置に向けることでスプレーガン１０の位置を不必要に移動させて複雑にすることなく、移動時間によるロスタイムを削減でき、前述と同様生産性の向上を図ることができる。
更に塗装品質の面で、サーボモータによる角度の割り出しが自由なサーボテーブル７の採用と塗装ロボット４との連動により複雑な被塗装物に対しても理想的な吹付角度が得られ、高精度、高品質の塗装が可能となる。
【００３０】
更にまた角度の割り出しが自由なサーボテーブル７の採用により、塗装ロボット４に搭載したスプレーガン１０の吹付け方向は被塗装物１に対し一定の方向で可能であり、角度を変える必要が無いために複数のスプレーガンを複数のサーボテーブルに対峙させ、二次元の範囲で相対位置を変えずに作動させることで高精度の塗装が可能となり、被塗装物に対しその側面に回り込む等の作動が必要のために１つのサーボテーブルしか塗装できなかった問題を改善できるものである。
【００３１】
したがってこれらのサーボテーブル７をアーム６上のテーブル３の両側に設けて同期回転移動するホルダー２を配置し、これに対応する塗装ロボット４にもガンステー１１を設けてその両側にそれぞれ２つずつのスプレーガンを配置させる。それぞれの相対位置は２つのホルダーと平行を維持する二次元の範囲で同期作動させる構成とすることによって、１つの塗装ロボット、駆動装置で２ステージの塗装を同時に行い、前記の生産性向上に加えて２倍以上の生産能力が得られている。
【００３２】
本発明は、高品質、高精度の塗装が要求され、塗装面積がワイヤ状のフレーム塗装で効果を得られたが、これに限定されず複雑な塗装面形状を有し、精度の高い塗装が要求される場合等においても、またサーボテーブルのホルダーに載せる被塗装物が単数であっても格子状であるなどの場合に同様の効果を得ることができる。更に被塗装物に対し、一定の往復作動で塗装が可能な自動塗装においても適用が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被塗装物の塗装範囲に対して、その上方から上面側を塗装し、下方から下面側を塗装する場合に、塗装ロボット等のスプレーガンを搭載する設備の作動範囲を最小限で可能にし、サイクルタイムの縮小により生産性の向上を図ることができる他、設備の小型化、設置場所や作業域の省スペース化が図れる。
【００３４】
また自由な角度割り出しが可能なサーボテーブルによって、被塗装物を理想的な吹付角度位置に設定することで高精度、高品質の塗装を可能とし、複数のサーボテーブルに対して相対位置を維持した複数のスプレーガンを同期作動させることによって従来の数倍の生産能力を達成することが可能となり、自動塗装における稼働率の向上と共に大幅な塗装コスト削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施態様を示す主な構成図である。
【図２】図２は被塗装物に対するスプレーガンの作動範囲を示す説明図である。
【図３】図３は従来の被塗装物に対するスプレーガンの方向転換移動を示す説明図である。
【図４】図４は被塗装物を載置する搬送装置の外観図である。
【図５】図５は被塗装物の回転位置の変化とスプレーガンの吹付け方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１めがねフレーム
２ホルダー
３テーブル
４塗装ロボット
７サーボテーブル
９ホルダー受け
１０、１０Ａ、１０Ｂスプレーガン
１１ガンステー

Claims

被塗装物に沿って往復移動され、塗装を行うスプレーガンを搭載する駆動装置に、移動方向と傾斜する角度で互いに向き合う方向に噴霧する２つのスプレーガンを設けて一体的に往復移動させ、移動方向に対して後方のスプレーガンが被塗装物の端部を塗装し噴霧停止後、直ちに前方にあったスプレーガンを噴霧作動させ、その端部外側より塗装開始すると共に移動方向を変更して塗装する自動塗装方法。
駆動装置が塗装ロボットであり、塗装ロボットの指令制御手段により各々のスプレーガンの噴霧を制御してなる請求項１に記載の自動塗装方法。
塗装ロボット等の駆動装置と、該駆動装置のスプレーガン取付アームにガンステーを設け、そのガンステーの両端にそれぞれスプレーガンを取付けて、それぞれのスプレーガンが互いに向き合う方向に傾斜角度をつけて噴霧できるよう互いの取付角度を調整可能とした噴霧装置と、該噴霧装置の前記それぞれのスプレーガンが被塗装物との対応位置に対して前記噴霧装置の前記スプレーガンが向き合う方向に往復移動を制御し、前記スプレーガンのいずれか一方が噴霧されている時は他方が停止するよう個別に噴霧制御可能とした制御手段とを備えた自動塗装装置。
前記対向する２つのスプレーガンを有する噴霧装置と対応する被塗装物を載置するホルダーを複数併設し、前記噴霧装置を取り付けアームに複数設け、併設した複数のホルダーと平行する位置を維持する平面上で、前記複数の噴霧装置を移動する制御手段を備えた請求項３の自動塗装装置。