JP4345877B2 - ボード類の塗装装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボード類の塗装装置に関し、表面模様を有する窯業系外壁材の表面に塗装する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の外壁材の塗装装置には、例えば搬送ライン上を流れる外壁材の表面へ向けてスプレー装置から塗料を吹き付けるものがある。スプレー装置は複数のスプレーノズルを搬送ラインを横切る方向に列状に配置したものであり、予め設定されたスプレーパターン（塗装模様）に従って各スプレーノズルから塗料を噴射する。スプレーパターンは外壁材の表面に成型された形模様毎に異なっており、塗装に際しては形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる。
【０００３】
外壁材の形模様の成型はプレス成型による場合と、押出しロール成型による場合がある。プレス成型では平板なプレス型を長方形の外壁材の基材に押し圧するので、同一型のプレス成型品では形模様が基材上の所定位置に配置されており、その位置ずれはわずかである。このため、塗装時に行う形模様とスプレーパターンとの位置合わせは基材の縁辺を基準として行うことができ、その操作は容易である。
【０００４】
押出しロール成型では、ロール型の全周面に外壁材の１枚分の形模様を形成し、ロール型を回転させながら外壁材の基材に押し圧することで形模様を成型する。このため、成型時に外壁材の基材の始端に対応するロール型の形模様の位置は常に変動し、押出しロール成型による押出し品では形模様が各外壁材毎に異なる位置に配置されており、塗装時に行う形模様とスプレーパターンとの位置合わせは基材の縁辺を基準として行うことができない。
【０００５】
この種の技術に係る先行技術としては特許文献１又は２に記載するものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２０２１
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１９２０６２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、押出し品では外壁材の基材の始端における形模様が各外壁材毎に異なるので、プレス成型品のように基材の縁辺を基準として形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる固定位置塗装を行うことができず、塗装対象の外壁材の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる必要があり、各基材毎にその都度、外壁材搬送ライン上において形模様とスプレーパターンとの位置を合わせをリアルタイムに行う必要がある。
【０００９】
また、基材は乾燥等によってわずかではあるが伸縮するので、形模様の伸縮に追従して塗装する必要がある。
本発明は上記した課題を解決するものであり、形模様の位置が異なる基材毎に形模様とスプレーパターンの位置合わせを画像処理技術でリアルタイムに行って塗装することができるボード類の塗装装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明のボード類の塗装装置は、表面に形模様を成型した基材に塗料を吹き付けて塗装模様を塗装するものであって、基材の形模様が全周面に基材の１枚分の形模様を形成したロール型を回転させながら基材に押し圧して成型してなり、搬送ライン上を移動する基材における形模様の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置の後工程で制御部に格納したスプレーパターンに従ってスプレーノズルから塗料を噴射する塗装機とを備え、
スプレーパターンとして登録する塗装模様データはロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に基準位置を設定し、基準位置からスプレーパターンの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させ、
位置検出装置は、基材表面を撮像する撮像装置と、撮像した画像を画像処理する画像処理装置とを有し、画像処理装置は撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した位置合わせ用マークを識別し、位置合わせ用マークと基材の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離として検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部は、スプレーパターンにおける塗装開始位置をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置から前記位置調整距離に相応して変移させる機能回路を有するものである。
【００１１】
上記した構成において、位置合わせ用マークは基材の表面に成型する形模様の特徴ある一部分であることが好ましいが、意図的に形模様と異なる特別な形態のものであっても良い。押出しロール成型した基材の表面にはロール型の一周分の形模様が存在するが、形模様の位置は各基材毎に異なっており、例えばロール型の或特定部位の形模様が基材の先頭側に偏移する場合もあれば、基材の最後尾側に偏移する場合もある。
【００１２】
このため、スプレーパターンとして登録する塗装模様データは、ロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に位置合わせ用マークに相応する基準位置を設定し、基準位置からスプレーパターンの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させることにより、位置合わせ用マークが基材の先頭側に偏移しても、あるいは基材の最後尾側に偏移しても、形模様の位置の変動に対して新たに塗装模様データを作成する必要がなくなる。スプレーパターンは、ロール型の１周分に相当する塗装模様データを設定して塗装模様データをエンドレスに結合することでも形成することは可能である。
【００１３】
したがって、基材の表面に成型する形模様の位置が基材毎に異なる場合であっても、塗装対象の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせを、各基材毎にその都度、搬送ライン上においてリアルタイムに行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の本発明のボード類の塗装装置は、位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した一対の位置合わせ用マーク間の実距離を検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部が、画像処理装置で検出した一対の位置合わせ用マーク間の実距離と予め設定した標準距離との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいてスプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮する機能回路を有するものである。
【００１５】
上記した構成において、塗装機はスプレーノズルからドット状に噴射する塗料を基材表面に吹き付ける。例えば、定格寸法の基材上に直線状の塗装を行うと、塗料の所定径のドットが隣接して基材表面に存在する。しかし、基材が伸縮して、例えば基材全長が定格寸法より長い基材に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装すると、延びた部位に塗装が施されない。
【００１６】
このため、スプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を伸縮比に基づいて標準噴射間隔より延長もしくは短縮する。例えば基材が伸長した場合には噴射間隔を延長することで基材上の塗料のドット間の間隔を広げて基材の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材および形模様の伸縮に追従して塗装することができる。
【００１７】
請求項３に記載の本発明のボード類の塗装装置は、位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様と予め位置合わせ用マークに相応するものとして設定した基準マークとをパターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位を形模様中に予め所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マークの一つとして識別し、識別した位置合わせ用マークを基準として前記所定距離間隔の所定範囲を検索して他の位置合わせ用マークを識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マークが前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認して誤認識を防止する機能回路を有するものである。
【００１８】
上記した構成により、複数の位置合わせ用マークを識別することで、パターンマッチングにおける誤認識を確実に回避できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、搬送ライン１は窯業系外壁材２の生産ラインの一部をなし、その塗装工程を示すものである。
【００２０】
塗装工程に投入する外壁材２は、前工程の押出しロール成型により基材３の表面に形模様４を施してある。押出しロール成型では、ロール型の全周面に外壁材２の１枚分の形模様を形成し、ロール型を回転させながら外壁材２の基材３に押し圧することで形模様４を成型するので、成型時に基材３の始端に対応するロール型の形模様の位置は常に変動し、押出しロール成型による押出し品では形模様４が各外壁材毎に異なる位置に配置されており、塗装時に行う形模様４と後述するスプレーパターンとの位置合わせは基材３の縁辺を基準として行うことができない。
【００２１】
このため、基材３の形模様４の中に予め位置合わせ用マーク５を設定し、位置合わせ用マーク５を基にして形模様４とスプレーパターンとの位置合わせを行う。位置合わせ用マーク５は基材３の表面に成型する形模様４の特徴ある一部分であることが好ましく、本実施の形態では便宜的に図中に星型のマークで開示するが、意図的に形模様４と異なる特別な形態のものであっても良い。
【００２２】
搬送ライン１は複数のコンベア装置を連続して配置したものであり、窯業系外壁材２の搬送方向に沿って順次に、幅寄コンベア６、投入コンベア７、１段リフトコンベア８、デザインスプレー用コンベア９を配列している。
【００２３】
幅寄コンベア６は前工程から搬送される一対の窯業系外壁材２を所定間隔に整列するものであり、投入コンベア７は基材３の表面の形模様４の位置を測定する作業ステージをなすものである。
【００２４】
投入コンベア７の上方には基材３の表面を撮像する撮像装置としてのラインセンサカメラ１０を配置し、ラインセンサカメラ１０は撮像した画像を画像処理する画像処理装置１１に接続している。画像処理装置１１は撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中の位置合わせ用マーク５を識別し、位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離Ｌ１として検出する機能回路と、一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２を検出する機能回路とを有しており、その詳細は後述する。画像処理装置１１はライン制御用シーケンサ１２に接続しており、ラインセンサカメラ１０と画像処理装置１１と後述するエンコーダ２１とで位置検出装置１３を構成している。
【００２５】
１段リフトコンベア８はデザインスプレー用コンベア９へ外壁材２を投入するタイミングを調整するものであり、先に投入した外壁材２を持ち上げて退避させた状態で後に投入する外壁材２を通過させることで、前工程の生産速度とデザインスプレー用コンベア９における塗装速度のずれを吸収してタイミングを調整する。
【００２６】
デザインスプレー用コンベア９は、基材３の形模様４を成型した表面に塗料を吹き付けて塗装模様を塗装する作業ステージをなすものであって、上方に基材３へ向けて塗料を噴射するデザインスプレー１４を配置し、デザインスプレー１４は制御部なすデザインスプレーコントローラ１５に接続している。デザインスプレーコントローラ１５はスプレーパターンに従ってデザインスプレー１４での塗料の噴射を制御するもので、スプレーパターンにおける塗装開始位置Ｐ１をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置Ｐから前記位置調整距離Ｌ１に相応して変移させる機能回路と、画像処理装置１１で検出する一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２と予め設定した標準距離Ｌ４との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいて塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮する機能回路とを有し、その詳細は後述する。
【００２７】
ところで、前記したように押出しロール成型した基材３の表面にはロール型の一周分の形模様４が存在するが、形模様４の位置は各基材毎に異なっており、例えばロール型の或特定部位の形模様４が基材３の先頭に位置する場合もあれば、基材３の最後尾に位置する場合もあるので、スプレーパターンとしてロール型の一周分以上の塗装模様データを登録する。デザインスプレーコントローラ１５はマスタースプレーパタン（塗装模様）の登録を行うパーソナルコンピュータ１６およびデザインスプレー１４を制御するデザインスプレー用シーケンサ１７を接続しており、デザインスプレー１４、デザインスプレーコントローラ１５、パーソナルコンピュータ１６、デザインスプレー用シーケンサ１７で塗装機１８を構成している。
【００２８】
図２〜図４に示すように、位置検出装置１３は、投入コンベア７に取り付けたフレーム１９にラインセンサカメラ１０を装着するとともに、外壁材２の搬送方向おけるラインセンサカメラ１０の前後に照明装置２０を配置し、投入コンベア７上を移動する外壁材２の下方位置に距離検出用センサをなすエンコーダ２１を配置しており、エンコーダ２１は外壁材下面に当接して外壁材２の移動距離を検出する。
【００２９】
図５〜図７に示すように、塗装機１８はデザインスプレー用コンベア９の上方に配置する昇降フレーム２２の桁フレーム２３にデザインスプレー１４を配置しており、昇降フレーム２２は懸架フレーム２４に連結する電動ジャッキ（図示省略）で昇降する。デザインスプレー１４は外壁材２の搬送方向と直交する方向に配列する複数のスプレーノズル２５を有している。図７に示すように、スプレーノズル２５はソレノイド（図示省略）によって駆動するニードル２６の昇降によってノズル口２７を開閉し、塗料供給口２８から供給する塗料をノズル口２７においてエアー供給口２９から供給する空気で霧化して噴射し、塗料をドット状に基材３の表面に吹き付ける。
【００３０】
以下、上記した構成における作用を説明する。図８に示すように、位置検出装置１３は、幅寄コンベア６から投入コンベア７に送り込まれて投入コンベア７上を移動する外壁材２の形模様４を照明装置２０で撮像位置を照らしながらラインセンサカメラ１０で撮像し、投入コンベア７上を移動する外壁材２の移動距離をエンコーダ２１で検出し、ラインセンサカメラ１０が発する画像信号とエンコーダ２１から発する距離信号を同期して画像処理装置１１に取り込み、外壁材２の始端縁辺からの各位置における形模様４を撮像して基材３の形模様４の全体を画像データとして格納する。
【００３１】
画像処理装置１１には予め位置合わせ用マーク５に相応するものとして基準マークを設定してあり、画像処理装置１１は格納した画像データにおいて基材表面の形模様４と基準マークとをパターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位（本実施の形態では星形マーク）を形模様中に所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マーク５の一つとして識別する。このとき、図９（ａ）に示すように、画像データを外壁材２の搬送方向に相応する軸方向で圧縮して形模様４の特徴ある部位を強調することで位置合わせ用マーク５の識別を容易化する。
【００３２】
次に、図１０に示すように、識別した位置合わせ用マーク５を基準として外壁材２の搬送方向に相応する軸方向で所定距離間隔の所定範囲をパターンマッチングで検索して他の位置合わせ用マーク５を識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マーク５が前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認して誤認識を防止する。
【００３３】
次に、図９（ｂ）に示すように、画像処理装置１１は識別した位置合わせ用マーク５の内で基材３の最も始端縁辺側の位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺と画像データ上の距離を位置調整距離Ｌ１として、位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺との間のビット数で検出する。
【００３４】
また、画像処理装置１１は、画像データにおいて一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２を検出する。この検出は次に述べるように行う。外壁材２の下面に当接するエンコーダ２１が発する信号間隔に相当する外壁材２の実移動距離は予め定まった一定距離であるので、画像データの位置合わせ用マーク５の間においてエンコーダ２１が発した信号数と１信号間隔当たりの外壁材２の実移動距離を乗算することで算出する。
【００３５】
画像処理装置１１で検出した位置調整距離Ｌ１と一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２をライン制御用シーケンサ１２およびデザインスプレー用シーケンサ１７を通してデザインスプレーコントローラ１５へ送信する。
【００３６】
塗装機１８は１段リフトコンベア８を通過してデザインスプレー用コンベア９に投入した外壁材２に向けてデザインスプレー１４の各スプレーノズル２５からスプレーパターンに基づいてドット状に塗料を噴射し、噴射した塗料を基材３の表面に吹き付けて形模様４に相応する塗装模様を塗装する。
【００３７】
この塗装時に、図１１に示すように、デザインスプレーコントローラ１５はスプレーパターンＳにおける塗装開始位置Ｐ１をスプレーパターンＳ上の位置合わせ用マーク５に相応する基準位置Ｐから位置調整距離Ｌ１に相応して変移させることで、基材３の表面に成型する形模様４の位置が基材５のそれぞれで異なる場合であっても、塗装対象の各基材５において形模様４とスプレーパターンＳとの位置を合わせを、その都度、搬送ライン１においてリアルタイムに行うことができる。
【００３８】
スプレーパターンＳとして登録する塗装模様データは、ロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に位置合わせ用マーク５に相応する基準位置Ｐを設定し、基準位置ＰからスプレーパターンＳの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させることにより、位置合わせ用マーク５が基材３の先頭側に偏移しても、あるいは基材３の最後尾側に偏移しても、形模様４の位置の変動に対して新たに塗装模様データを作成する必要がなくなる。スプレーパターンＳは、ロール型の１周分に相当する塗装模様データを設定して塗装模様データをエンドレスに結合することでも形成することは可能である。
【００３９】
また、デザインスプレーコントローラ１５は、画像処理装置１１で検出した一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２と予め設定した標準距離Ｌ４との伸縮比を検出し、デザインスプレー１４のスプレーノズル２５からドット状に噴射する塗料の噴射間隔（時間）を伸縮比に基づいて標準噴射間隔（時間）より延長もしくは短縮する。
【００４０】
つまり、図１３（ａ）に示すように、定格寸法の基材３の上に標準噴射間隔ｔで直線状の塗装を行うと、塗料の所定径ｄのドットＤが隣接して基材３の表面に存在する。しかし、図１２に示すように、基材３が伸縮して、例えば基材全長が定格寸法Ｌ（３０３０ｍｍ）より長い寸法Ｌ３（例えば３０４０ｍｍ）に伸長した基材３に、定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装すると、延びた部位に塗装が施されない。
【００４１】
このため、図１３（ｂ）に示すように、基材３が伸長した場合には噴射間隔ｔ１を標準噴射間隔ｔより延長することで基材上の塗料のドット間の間隔Ｌ５を広げる。このことで、図１２に示すように、伸長した基材３の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材３および形模様４の伸縮に追従して塗装することができる。なお、塗装模様の濃淡は噴射時間ｔ２の調節で行う。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した位置合わせ用マークと基材の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離として検出し、スプレーパターンにおける塗装開始位置をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置から前記位置調整距離に相応して変移させることで、基材の表面に成型する形模様の位置が基材毎に異なる場合であっても、塗装対象の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせを、各基材毎にその都度、搬送ライン上においてリアルタイムに行うことができる。
【００４３】
また、画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した一対の位置合わせ用マーク間の実距離を検出し、この実距離と予め設定した標準距離との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいてスプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮することで、基材上の塗料のドット間の間隔を広げて実際の基材の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材および形模様の伸縮に追従して塗装することができる。
【００４４】
また、パターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位を形模様中に予め所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マークの一つとして識別し、識別した位置合わせ用マークを基準として前記所定距離間隔の所定範囲を検索して他の位置合わせ用マークを識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マークが前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認することで、パターンマッチングにおける誤認識を確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における塗装装置を示す模式図である。
【図２】同実施の形態における位置検出装置を示す側面図である。
【図３】同実施の形態における位置検出装置を示す平面図である。
【図４】同実施の形態における位置検出装置を示す正面図である。
【図５】同実施の形態における塗装機を示す平面図である。
【図６】同実施の形態における塗装機を示す側面図である。
【図７】同実施の形態における塗装機のスプレーノズルを示す断面図である。
【図８】同実施の形態における位置検出の操作を説明する模式図である。
【図９】同実施の形態における位置検出の画像処理操作を説明する模式図である。
【図１０】同実施の形態における位置検出の画像処理操作を説明する模式図である。
【図１１】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【図１２】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【図１３】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 搬送ライン
２ 窯業系外壁材
３ 基材
４ 形模様
５ 位置合わせ用マーク
６ 幅寄コンベア
７ 投入コンベア
８ １段リフトコンベア
９ デザインスプレー用コンベア
１０ ラインセンサカメラ
１１ 画像処理装置
１２ ライン制御用シーケンサ
１３ 位置検出装置
１４ デザインスプレー
１５ デザインスプレーコントローラ
１６ パーソナルコンピュータ
１７ デザインスプレー用シーケンサ
１８ 塗装機
１９ フレーム
２０ 照明装置
２１ エンコーダ
２２ 昇降フレーム
２３ 桁フレーム
２４ 懸架フレーム
２５ スプレーノズル
２６ ニードル
２７ ノズル口
２８ 塗料供給口
２９ エアー供給口
【発明の属する技術分野】
本発明はボード類の塗装装置に関し、表面模様を有する窯業系外壁材の表面に塗装する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の外壁材の塗装装置には、例えば搬送ライン上を流れる外壁材の表面へ向けてスプレー装置から塗料を吹き付けるものがある。スプレー装置は複数のスプレーノズルを搬送ラインを横切る方向に列状に配置したものであり、予め設定されたスプレーパターン（塗装模様）に従って各スプレーノズルから塗料を噴射する。スプレーパターンは外壁材の表面に成型された形模様毎に異なっており、塗装に際しては形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる。
【０００３】
外壁材の形模様の成型はプレス成型による場合と、押出しロール成型による場合がある。プレス成型では平板なプレス型を長方形の外壁材の基材に押し圧するので、同一型のプレス成型品では形模様が基材上の所定位置に配置されており、その位置ずれはわずかである。このため、塗装時に行う形模様とスプレーパターンとの位置合わせは基材の縁辺を基準として行うことができ、その操作は容易である。
【０００４】
押出しロール成型では、ロール型の全周面に外壁材の１枚分の形模様を形成し、ロール型を回転させながら外壁材の基材に押し圧することで形模様を成型する。このため、成型時に外壁材の基材の始端に対応するロール型の形模様の位置は常に変動し、押出しロール成型による押出し品では形模様が各外壁材毎に異なる位置に配置されており、塗装時に行う形模様とスプレーパターンとの位置合わせは基材の縁辺を基準として行うことができない。
【０００５】
この種の技術に係る先行技術としては特許文献１又は２に記載するものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２０２１
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１９２０６２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、押出し品では外壁材の基材の始端における形模様が各外壁材毎に異なるので、プレス成型品のように基材の縁辺を基準として形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる固定位置塗装を行うことができず、塗装対象の外壁材の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせる必要があり、各基材毎にその都度、外壁材搬送ライン上において形模様とスプレーパターンとの位置を合わせをリアルタイムに行う必要がある。
【０００９】
また、基材は乾燥等によってわずかではあるが伸縮するので、形模様の伸縮に追従して塗装する必要がある。
本発明は上記した課題を解決するものであり、形模様の位置が異なる基材毎に形模様とスプレーパターンの位置合わせを画像処理技術でリアルタイムに行って塗装することができるボード類の塗装装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明のボード類の塗装装置は、表面に形模様を成型した基材に塗料を吹き付けて塗装模様を塗装するものであって、基材の形模様が全周面に基材の１枚分の形模様を形成したロール型を回転させながら基材に押し圧して成型してなり、搬送ライン上を移動する基材における形模様の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置の後工程で制御部に格納したスプレーパターンに従ってスプレーノズルから塗料を噴射する塗装機とを備え、
スプレーパターンとして登録する塗装模様データはロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に基準位置を設定し、基準位置からスプレーパターンの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させ、
位置検出装置は、基材表面を撮像する撮像装置と、撮像した画像を画像処理する画像処理装置とを有し、画像処理装置は撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した位置合わせ用マークを識別し、位置合わせ用マークと基材の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離として検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部は、スプレーパターンにおける塗装開始位置をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置から前記位置調整距離に相応して変移させる機能回路を有するものである。
【００１１】
上記した構成において、位置合わせ用マークは基材の表面に成型する形模様の特徴ある一部分であることが好ましいが、意図的に形模様と異なる特別な形態のものであっても良い。押出しロール成型した基材の表面にはロール型の一周分の形模様が存在するが、形模様の位置は各基材毎に異なっており、例えばロール型の或特定部位の形模様が基材の先頭側に偏移する場合もあれば、基材の最後尾側に偏移する場合もある。
【００１２】
このため、スプレーパターンとして登録する塗装模様データは、ロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に位置合わせ用マークに相応する基準位置を設定し、基準位置からスプレーパターンの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させることにより、位置合わせ用マークが基材の先頭側に偏移しても、あるいは基材の最後尾側に偏移しても、形模様の位置の変動に対して新たに塗装模様データを作成する必要がなくなる。スプレーパターンは、ロール型の１周分に相当する塗装模様データを設定して塗装模様データをエンドレスに結合することでも形成することは可能である。
【００１３】
したがって、基材の表面に成型する形模様の位置が基材毎に異なる場合であっても、塗装対象の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせを、各基材毎にその都度、搬送ライン上においてリアルタイムに行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の本発明のボード類の塗装装置は、位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した一対の位置合わせ用マーク間の実距離を検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部が、画像処理装置で検出した一対の位置合わせ用マーク間の実距離と予め設定した標準距離との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいてスプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮する機能回路を有するものである。
【００１５】
上記した構成において、塗装機はスプレーノズルからドット状に噴射する塗料を基材表面に吹き付ける。例えば、定格寸法の基材上に直線状の塗装を行うと、塗料の所定径のドットが隣接して基材表面に存在する。しかし、基材が伸縮して、例えば基材全長が定格寸法より長い基材に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装すると、延びた部位に塗装が施されない。
【００１６】
このため、スプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を伸縮比に基づいて標準噴射間隔より延長もしくは短縮する。例えば基材が伸長した場合には噴射間隔を延長することで基材上の塗料のドット間の間隔を広げて基材の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材および形模様の伸縮に追従して塗装することができる。
【００１７】
請求項３に記載の本発明のボード類の塗装装置は、位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様と予め位置合わせ用マークに相応するものとして設定した基準マークとをパターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位を形模様中に予め所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マークの一つとして識別し、識別した位置合わせ用マークを基準として前記所定距離間隔の所定範囲を検索して他の位置合わせ用マークを識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マークが前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認して誤認識を防止する機能回路を有するものである。
【００１８】
上記した構成により、複数の位置合わせ用マークを識別することで、パターンマッチングにおける誤認識を確実に回避できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、搬送ライン１は窯業系外壁材２の生産ラインの一部をなし、その塗装工程を示すものである。
【００２０】
塗装工程に投入する外壁材２は、前工程の押出しロール成型により基材３の表面に形模様４を施してある。押出しロール成型では、ロール型の全周面に外壁材２の１枚分の形模様を形成し、ロール型を回転させながら外壁材２の基材３に押し圧することで形模様４を成型するので、成型時に基材３の始端に対応するロール型の形模様の位置は常に変動し、押出しロール成型による押出し品では形模様４が各外壁材毎に異なる位置に配置されており、塗装時に行う形模様４と後述するスプレーパターンとの位置合わせは基材３の縁辺を基準として行うことができない。
【００２１】
このため、基材３の形模様４の中に予め位置合わせ用マーク５を設定し、位置合わせ用マーク５を基にして形模様４とスプレーパターンとの位置合わせを行う。位置合わせ用マーク５は基材３の表面に成型する形模様４の特徴ある一部分であることが好ましく、本実施の形態では便宜的に図中に星型のマークで開示するが、意図的に形模様４と異なる特別な形態のものであっても良い。
【００２２】
搬送ライン１は複数のコンベア装置を連続して配置したものであり、窯業系外壁材２の搬送方向に沿って順次に、幅寄コンベア６、投入コンベア７、１段リフトコンベア８、デザインスプレー用コンベア９を配列している。
【００２３】
幅寄コンベア６は前工程から搬送される一対の窯業系外壁材２を所定間隔に整列するものであり、投入コンベア７は基材３の表面の形模様４の位置を測定する作業ステージをなすものである。
【００２４】
投入コンベア７の上方には基材３の表面を撮像する撮像装置としてのラインセンサカメラ１０を配置し、ラインセンサカメラ１０は撮像した画像を画像処理する画像処理装置１１に接続している。画像処理装置１１は撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中の位置合わせ用マーク５を識別し、位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離Ｌ１として検出する機能回路と、一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２を検出する機能回路とを有しており、その詳細は後述する。画像処理装置１１はライン制御用シーケンサ１２に接続しており、ラインセンサカメラ１０と画像処理装置１１と後述するエンコーダ２１とで位置検出装置１３を構成している。
【００２５】
１段リフトコンベア８はデザインスプレー用コンベア９へ外壁材２を投入するタイミングを調整するものであり、先に投入した外壁材２を持ち上げて退避させた状態で後に投入する外壁材２を通過させることで、前工程の生産速度とデザインスプレー用コンベア９における塗装速度のずれを吸収してタイミングを調整する。
【００２６】
デザインスプレー用コンベア９は、基材３の形模様４を成型した表面に塗料を吹き付けて塗装模様を塗装する作業ステージをなすものであって、上方に基材３へ向けて塗料を噴射するデザインスプレー１４を配置し、デザインスプレー１４は制御部なすデザインスプレーコントローラ１５に接続している。デザインスプレーコントローラ１５はスプレーパターンに従ってデザインスプレー１４での塗料の噴射を制御するもので、スプレーパターンにおける塗装開始位置Ｐ１をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置Ｐから前記位置調整距離Ｌ１に相応して変移させる機能回路と、画像処理装置１１で検出する一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２と予め設定した標準距離Ｌ４との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいて塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮する機能回路とを有し、その詳細は後述する。
【００２７】
ところで、前記したように押出しロール成型した基材３の表面にはロール型の一周分の形模様４が存在するが、形模様４の位置は各基材毎に異なっており、例えばロール型の或特定部位の形模様４が基材３の先頭に位置する場合もあれば、基材３の最後尾に位置する場合もあるので、スプレーパターンとしてロール型の一周分以上の塗装模様データを登録する。デザインスプレーコントローラ１５はマスタースプレーパタン（塗装模様）の登録を行うパーソナルコンピュータ１６およびデザインスプレー１４を制御するデザインスプレー用シーケンサ１７を接続しており、デザインスプレー１４、デザインスプレーコントローラ１５、パーソナルコンピュータ１６、デザインスプレー用シーケンサ１７で塗装機１８を構成している。
【００２８】
図２〜図４に示すように、位置検出装置１３は、投入コンベア７に取り付けたフレーム１９にラインセンサカメラ１０を装着するとともに、外壁材２の搬送方向おけるラインセンサカメラ１０の前後に照明装置２０を配置し、投入コンベア７上を移動する外壁材２の下方位置に距離検出用センサをなすエンコーダ２１を配置しており、エンコーダ２１は外壁材下面に当接して外壁材２の移動距離を検出する。
【００２９】
図５〜図７に示すように、塗装機１８はデザインスプレー用コンベア９の上方に配置する昇降フレーム２２の桁フレーム２３にデザインスプレー１４を配置しており、昇降フレーム２２は懸架フレーム２４に連結する電動ジャッキ（図示省略）で昇降する。デザインスプレー１４は外壁材２の搬送方向と直交する方向に配列する複数のスプレーノズル２５を有している。図７に示すように、スプレーノズル２５はソレノイド（図示省略）によって駆動するニードル２６の昇降によってノズル口２７を開閉し、塗料供給口２８から供給する塗料をノズル口２７においてエアー供給口２９から供給する空気で霧化して噴射し、塗料をドット状に基材３の表面に吹き付ける。
【００３０】
以下、上記した構成における作用を説明する。図８に示すように、位置検出装置１３は、幅寄コンベア６から投入コンベア７に送り込まれて投入コンベア７上を移動する外壁材２の形模様４を照明装置２０で撮像位置を照らしながらラインセンサカメラ１０で撮像し、投入コンベア７上を移動する外壁材２の移動距離をエンコーダ２１で検出し、ラインセンサカメラ１０が発する画像信号とエンコーダ２１から発する距離信号を同期して画像処理装置１１に取り込み、外壁材２の始端縁辺からの各位置における形模様４を撮像して基材３の形模様４の全体を画像データとして格納する。
【００３１】
画像処理装置１１には予め位置合わせ用マーク５に相応するものとして基準マークを設定してあり、画像処理装置１１は格納した画像データにおいて基材表面の形模様４と基準マークとをパターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位（本実施の形態では星形マーク）を形模様中に所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マーク５の一つとして識別する。このとき、図９（ａ）に示すように、画像データを外壁材２の搬送方向に相応する軸方向で圧縮して形模様４の特徴ある部位を強調することで位置合わせ用マーク５の識別を容易化する。
【００３２】
次に、図１０に示すように、識別した位置合わせ用マーク５を基準として外壁材２の搬送方向に相応する軸方向で所定距離間隔の所定範囲をパターンマッチングで検索して他の位置合わせ用マーク５を識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マーク５が前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認して誤認識を防止する。
【００３３】
次に、図９（ｂ）に示すように、画像処理装置１１は識別した位置合わせ用マーク５の内で基材３の最も始端縁辺側の位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺と画像データ上の距離を位置調整距離Ｌ１として、位置合わせ用マーク５と基材３の始端縁辺との間のビット数で検出する。
【００３４】
また、画像処理装置１１は、画像データにおいて一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２を検出する。この検出は次に述べるように行う。外壁材２の下面に当接するエンコーダ２１が発する信号間隔に相当する外壁材２の実移動距離は予め定まった一定距離であるので、画像データの位置合わせ用マーク５の間においてエンコーダ２１が発した信号数と１信号間隔当たりの外壁材２の実移動距離を乗算することで算出する。
【００３５】
画像処理装置１１で検出した位置調整距離Ｌ１と一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２をライン制御用シーケンサ１２およびデザインスプレー用シーケンサ１７を通してデザインスプレーコントローラ１５へ送信する。
【００３６】
塗装機１８は１段リフトコンベア８を通過してデザインスプレー用コンベア９に投入した外壁材２に向けてデザインスプレー１４の各スプレーノズル２５からスプレーパターンに基づいてドット状に塗料を噴射し、噴射した塗料を基材３の表面に吹き付けて形模様４に相応する塗装模様を塗装する。
【００３７】
この塗装時に、図１１に示すように、デザインスプレーコントローラ１５はスプレーパターンＳにおける塗装開始位置Ｐ１をスプレーパターンＳ上の位置合わせ用マーク５に相応する基準位置Ｐから位置調整距離Ｌ１に相応して変移させることで、基材３の表面に成型する形模様４の位置が基材５のそれぞれで異なる場合であっても、塗装対象の各基材５において形模様４とスプレーパターンＳとの位置を合わせを、その都度、搬送ライン１においてリアルタイムに行うことができる。
【００３８】
スプレーパターンＳとして登録する塗装模様データは、ロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に位置合わせ用マーク５に相応する基準位置Ｐを設定し、基準位置ＰからスプレーパターンＳの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させることにより、位置合わせ用マーク５が基材３の先頭側に偏移しても、あるいは基材３の最後尾側に偏移しても、形模様４の位置の変動に対して新たに塗装模様データを作成する必要がなくなる。スプレーパターンＳは、ロール型の１周分に相当する塗装模様データを設定して塗装模様データをエンドレスに結合することでも形成することは可能である。
【００３９】
また、デザインスプレーコントローラ１５は、画像処理装置１１で検出した一対の位置合わせ用マーク５の間の実距離Ｌ２と予め設定した標準距離Ｌ４との伸縮比を検出し、デザインスプレー１４のスプレーノズル２５からドット状に噴射する塗料の噴射間隔（時間）を伸縮比に基づいて標準噴射間隔（時間）より延長もしくは短縮する。
【００４０】
つまり、図１３（ａ）に示すように、定格寸法の基材３の上に標準噴射間隔ｔで直線状の塗装を行うと、塗料の所定径ｄのドットＤが隣接して基材３の表面に存在する。しかし、図１２に示すように、基材３が伸縮して、例えば基材全長が定格寸法Ｌ（３０３０ｍｍ）より長い寸法Ｌ３（例えば３０４０ｍｍ）に伸長した基材３に、定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装すると、延びた部位に塗装が施されない。
【００４１】
このため、図１３（ｂ）に示すように、基材３が伸長した場合には噴射間隔ｔ１を標準噴射間隔ｔより延長することで基材上の塗料のドット間の間隔Ｌ５を広げる。このことで、図１２に示すように、伸長した基材３の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材３および形模様４の伸縮に追従して塗装することができる。なお、塗装模様の濃淡は噴射時間ｔ２の調節で行う。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した位置合わせ用マークと基材の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離として検出し、スプレーパターンにおける塗装開始位置をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置から前記位置調整距離に相応して変移させることで、基材の表面に成型する形模様の位置が基材毎に異なる場合であっても、塗装対象の基材毎に形模様とスプレーパターンとの位置を合わせを、各基材毎にその都度、搬送ライン上においてリアルタイムに行うことができる。
【００４３】
また、画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した一対の位置合わせ用マーク間の実距離を検出し、この実距離と予め設定した標準距離との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいてスプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮することで、基材上の塗料のドット間の間隔を広げて実際の基材の全面に定格寸法の基材１枚分に相当する塗装模様を塗装することができ、基材および形模様の伸縮に追従して塗装することができる。
【００４４】
また、パターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位を形模様中に予め所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マークの一つとして識別し、識別した位置合わせ用マークを基準として前記所定距離間隔の所定範囲を検索して他の位置合わせ用マークを識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マークが前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認することで、パターンマッチングにおける誤認識を確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における塗装装置を示す模式図である。
【図２】同実施の形態における位置検出装置を示す側面図である。
【図３】同実施の形態における位置検出装置を示す平面図である。
【図４】同実施の形態における位置検出装置を示す正面図である。
【図５】同実施の形態における塗装機を示す平面図である。
【図６】同実施の形態における塗装機を示す側面図である。
【図７】同実施の形態における塗装機のスプレーノズルを示す断面図である。
【図８】同実施の形態における位置検出の操作を説明する模式図である。
【図９】同実施の形態における位置検出の画像処理操作を説明する模式図である。
【図１０】同実施の形態における位置検出の画像処理操作を説明する模式図である。
【図１１】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【図１２】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【図１３】同実施の形態における塗装操作を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 搬送ライン
２ 窯業系外壁材
３ 基材
４ 形模様
５ 位置合わせ用マーク
６ 幅寄コンベア
７ 投入コンベア
８ １段リフトコンベア
９ デザインスプレー用コンベア
１０ ラインセンサカメラ
１１ 画像処理装置
１２ ライン制御用シーケンサ
１３ 位置検出装置
１４ デザインスプレー
１５ デザインスプレーコントローラ
１６ パーソナルコンピュータ
１７ デザインスプレー用シーケンサ
１８ 塗装機
１９ フレーム
２０ 照明装置
２１ エンコーダ
２２ 昇降フレーム
２３ 桁フレーム
２４ 懸架フレーム
２５ スプレーノズル
２６ ニードル
２７ ノズル口
２８ 塗料供給口
２９ エアー供給口
Claims (3)
- 表面に形模様を成型した基材に塗料を吹き付けて塗装模様を塗装するものであって、基材の形模様が全周面に基材の１枚分の形模様を形成したロール型を回転させながら基材に押し圧して成型してなり、搬送ライン上を移動する基材における形模様の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置の後工程で制御部に格納したスプレーパターンに従ってスプレーノズルから塗料を噴射する塗装機とを備え、
スプレーパターンとして登録する塗装模様データはロール型の１周分より多く設定し、塗装模様データ中に基準位置を設定し、基準位置からスプレーパターンの始端側もしくは終端側にロール型の一周分を超える塗装模様データを存在させ、
位置検出装置は、基材表面を撮像する撮像装置と、撮像した画像を画像処理する画像処理装置とを有し、画像処理装置は撮像した画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した位置合わせ用マークを識別し、位置合わせ用マークと基材の始端縁辺との画像データ上の距離を位置調整距離として検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部は、スプレーパターンにおける塗装開始位置をスプレーパターン上の位置合わせ用マークに相応する基準位置から前記位置調整距離に相応して変移させる機能回路を有することを特徴とするボード類の塗装装置。 - 位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様中に予め設定した一対の位置合わせ用マーク間の実距離を検出する機能回路を有し、
塗装機の制御部が、画像処理装置で検出した一対の位置合わせ用マーク間の実距離と予め設定した標準距離との伸縮比を算出し、算出した伸縮比に基づいてスプレーノズルからドット状に噴射する塗料の噴射間隔を標準噴射間隔より延長もしくは短縮する機能回路を有することを特徴とする請求項１に記載のボード類の塗装装置。 - 位置検出装置の画像処理装置が、画像データにおいて基材表面の形模様と予め位置合わせ用マークに相応するものとして設定した基準マークとをパターンマッチングして相関値の最も一致する形模様の特定部位を形模様中に予め所定距離間隔で設定した複数の位置合わせ用マークの一つとして識別し、識別した位置合わせ用マークを基準として前記所定距離間隔の所定範囲を検索して他の位置合わせ用マークを識別し、この操作を繰り返して全ての位置合わせ用マークが前記所定距離間隔の所定範囲内に存在することを確認して誤認識を防止する機能回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のボード類の塗装装置。
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