JP4589459B2

JP4589459B2 - 自動塗装装置

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Publication number: JP4589459B2
Application number: JP2010505069A
Authority: JP
Inventors: 繁中島; 邦明飯泉; 信久前田; 泉中島
Original assignee: ARIAKE STEEL CENTER CO., LTD.
Current assignee: ARIAKE STEEL CENTER CO., LTD.
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: WO2009118828A1; JPWO2009118828A1

Description

本発明は、例えば船舶の建材に用いられる鋼材等の塗装対象物を一ライン方向に搬送しながら均質に塗装するための自動塗装装置に関するものである。

従来、自動塗装装置としては下記特許文献１に記載されるものが知られている。これは、搬送される塗装対象物の形状を自動的に認識しつつその形状に合わせてスプレーガンをオン・オフさせることにより、塗装を自動化するものであって、塗装対象物を搬送する搬送装置、多数個のセンサが搬送装置を横切る横方向に並べられた検知装置、スプレーガンを有する塗装装置、検知装置からの情報を処理してスプレーガンをオン・オフする塗装信号を発生する制御装置を備えるものである。
特開平６−４７３２３号公報

このような自動塗装装置で、塗装対象物を一ライン方向に搬送しつつ、ライン方向に沿ったパターン幅を有するスプレーガンでライン方向と交差する方向に往復移動しながらスプレー塗装を行う場合に、塗り重ねむらの無い均質塗装を行おうとすると、搬送速度ｘとスプレーガンの往復移動速度ｙとパターン幅Ｐとの間には一定の関係が必要になる。これを図１によって説明する。図１は、塗装対象物を搬送装置で移動しつつ、ライン方向に沿ったパターン幅を有するスプレーガンでライン方向と交差する方向に２往復半移動しながらスプレー塗装する場合の塗装パターンを示したものである。同図（ａ）は往復時の両方でスプレー塗装して２回塗りを行う場合を示しており、同図（ｂ）は往復時の片道のみでスプレー塗装して１回塗りを行う場合を示している。

ここで、同図（ａ），（ｂ）に示すように、余剰重ね塗りが無く且つ塗り残しが無い均質塗装を実行するためには、スプレーガンの一往復の移動距離をＬとすると、下記式（１）の関係が必要になる。

この関係を満足していれば、同図（ａ）に示す２重斜線の範囲Ｓ１で均質な２回塗りを行うことができ、同図（ｂ）の斜線の範囲Ｓ２で均質な１回塗りを行うことができる。この式（１）の関係が崩れた場合、例えば、Ｌ，Ｐを変更することなく搬送速度ｘと往復移動速度ｙの同調が崩れ、ｙ＞Ｌ・ｘ／Ｐとなった場合には、同図（ｃ）に示すように、２回塗りに対しての余剰重ね塗り（塗りむら）箇所Ｓ３（３回塗り箇所），Ｓ４（４回塗り箇所）が生じることになる。搬送速度ｘは塗装作業の作業速度に影響するパラメータであり、その搬送速度ｘでの往復移動速度ｙによって膜厚が決まることになる。また、スプレーパターン幅Ｐは、塗料粘性特性や塗装圧力等を考慮して、スプレーガンのチップ番手及びガンと被塗面との距離によって設定される。このように、塗装条件によって搬送速度ｘ，往復移動速度ｙ，スプレーパターン幅Ｐが設定された場合には、前述した塗りむらのない均質塗装を行うためには、スプレーガンの一往復の移動距離Ｌは自ずと決定されることになる。

前述した従来技術の自動塗装装置によって、このような均質塗装を実行する場合には、設定された塗装対象物の搬送速度ｘに応じて移動速度ｙやパターン幅Ｐを調整して、装置の作成時点の固定長となる一定の移動距離Ｌでスプレーガンを往復移動させながら、検出された塗装対象物の幅や位置に応じてスプレーガンのオン・オフタイミングを制御することになる。

これによると、スプレーがオフの状態であってもスプレーガンを前述した移動距離Ｌだけ往復移動させなければならないので、スプレー移動用レールの摩耗、スプレーの移動に伴って屈曲を繰り返す塗料やエア供給用のホースの屈曲劣化、モータの消費電力が、塗装対象物の幅とは無関係に、常に設定される移動距離Ｌを往復移動することで増加或いは費やされることになり、不経済であると共に装置の寿命を短くする要因にもなる問題があった。

更に、超速乾性の塗料を用いる場合には、前述の移動距離Ｌを確保するためにスプレーしていないときにもスプレーガンを移動させると、スプレーの先端で塗料の固形化が速まり、塗料の詰まりの原因になる問題もあった。

また、スプレーの往復移動速度には、駆動用のチェーンやロッド等の機械的な破壊限界によって制限される速度限界があるので、式（１）を満足して実際に往復移動距離Ｌを移動させて均質塗装を行おうとすると、この移動速度の限界によって塗装対象物の搬送速度に速度限界が生じることになり、これが塗装作業の作業効率向上のボトルネックになってしまう問題があった。

実際の作業では、鋼材等の塗装対象物の材質や形状毎に所望の塗装膜厚が得られるように搬送速度ｘを変更することが行われており、最適な塗装の条件出しは更に困難になる。搬送速度ｘを大きく変える場合には、スプレーパターン幅Ｐを変更するためのスプレーガンのチップの交換やスプレー吐出圧力の変更、スプレー往復移動速度ｙの変更などといった、大幅な段取り替えで対応しているが、これには、特にスプレーガンのチップ交換に多くの時間を要することになる。段取り替え自体の回数を減らすために、流す塗装対象物の種類を予め選別しておくことも考えられるが、その選別作業にも多くの時間を要することになるので、全体的な作業効率の改善にはならない。また、スプレー吐出圧力の変更やスプレーガンチップの変更を行うと、最適なスプレーパターンが得られる吐出圧力の範囲が狭い上に、チップも数段階しか種類が無く、微細且つ連続的な調整ができないため、最適な塗装条件を得るのが困難な問題があった。

搬送速度ｘを大きく変える場合に、塗装膜厚を変更することなく、設定された塗装条件で均質塗装を実現するためには、それに応じてスプレーガンの往復移動距離Ｌを変更すればよいが、実際にはスプレーガンの往復移動距離Ｌは装置構成によって最大限界があるので、この距離Ｌの変更によってフレキシブルな対応はできないのが現状である。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、搬送されてくる塗装対象物を検知して塗装装置の作動を制御する自動塗装装置において、均質塗装を実行しながら、経済的な作動を行って装置寿命の低下を抑えることができること、スプレーの塗料詰まりを防止して装置のメンテナンス性を向上させること、均質塗装を実行するための往復移動距離Ｌを仮想的に任意に変更することで、作業効率を向上させることができ、塗装対象物の材質や形状毎の設定変更を速やか且つ任意に行うことができること、これによって最適な塗装条件を簡易に設定調整することができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による自動塗装装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
塗装対象物を一つのライン方向に向けて設定搬送速度で搬送する搬送手段と、前記搬送手段上の塗装対象物に対して、前記ライン方向に沿った設定パターン幅で塗料をスプレーするスプレー手段と、該スプレー手段を前記ライン方向と交差する方向に設定移動速度で往復移動させるスプレー移動手段と、前記搬送手段に対して、前記スプレー移動手段の設置位置から離れた前記ライン方向上流位置に設置され、前記ライン方向と交差する方向に所定間隔毎に複数個のセンサを配置して、前記搬送手段によって搬送される塗装対象物の二次元形状及び位置を検知する塗装対象物検知手段と、該塗装対象物検知手段の検知出力に基づいて、少なくとも前記スプレー手段と前記スプレー移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記塗装対象物検知手段で検知された塗装対象物の幅に対応した前記スプレー移動手段の移動幅を設定すると共に、余剰重ね塗り無く且つ塗り残しの無い均質塗装を実行するように前記スプレー手段及び前記スプレー移動手段の作動タイミングを制御することを特徴とする自動塗装装置。

本発明は、このような特徴を有するものであって、スプレー手段とスプレー移動手段の作動タイミングを制御して、均質塗装を行うために必要な往復移動距離Ｌ間の移動を仮想的に実行することで、実際のスプレー移動手段の移動幅を検知された塗装対象物の幅に応じて設定し、その設定された移動幅内でスプレー手段の作動を行いながら、均質塗装に必要な動作条件を満足させている。

これによって、自動塗装装置において、均質塗装を実行しながら、経済的な作動を行って装置寿命の低下を抑えることができる。また、均質塗装を実行しながら、スプレーの塗料詰まりを防止して装置のメンテナンス性を向上させることができる。均質塗装を実行するための往復移動距離Ｌを仮想的に任意に変更することで、作業効率を向上させることができると共に、塗装対象物の材質や形状毎の設定変更を速やか且つ任意に行うことができる。これによって最適な塗装条件を簡易に設定調整することが可能になる。

均質２回塗り及び１回塗りを説明する説明図である。本発明の一実施形態に係る自動塗装装置の基本構成を説明する説明図である。本発明の実施形態における制御手段の具体的な構成例を示したブロック図である。本発明の実施形態における制御手段の動作例（均質２回塗りの場合）を説明する説明図である。本発明の実施形態における制御手段の動作例（均質１回塗りの場合）を説明する説明図である。本発明の実施形態における制御手段の他の動作例を示した説明図である。本発明の実施形態における制御手段の動作フローを示した説明図である。本発明の他の実施形態を示した説明図であり、塗装対象物に対して上下両面を同工程で塗装することができるシステム構成を示したものである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は本発明の一実施形態に係る自動塗装装置の基本構成を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る自動塗装装置は、搬送手段１０、スプレー手段２０、スプレー移動手段３０、塗装対象物検知手段４０、制御手段５０を少なくとも備えるものである。

搬送手段１０は、例えば、搬送ローラ１１，ローラ駆動連結チェーン１２，ローラコンベヤ駆動モータ１３を備えるローラコンベヤなどによって構成することができ、塗装対象物Ｗを一つのライン方向に向けて設定された搬送速度ｘで搬送するものである。搬送速度ｘはコンベヤ駆動モータ１３の回転速度によって設定することができる。コンベヤ駆動モータ１３としては、インバータモータを用い、周波数制御装置を介して駆動することができる。

スプレー手段２０は、例えば、スプレーチップ２１Ａを交換可能に装備するスプレーガン２１、塗料及びエア供給を行うホース２２、塗料噴出手段２３などを備えるもので、搬送手段１０上の塗装対象物Ｗに対して、ライン方向に沿った設定パターン幅Ｐで塗料をスプレーするものである。塗料噴出手段２３としては、塗料タンク，エアレスポンプ，電磁弁，高圧コンプレッサなどの付帯設備と塗料の噴出を制御する制御機器を具備している。設定パターン幅Ｐは、選択された塗料粘性特性や塗装圧力等に対して、スプレーガン２１のチップ番手及びスプレーガン２１と塗装対象物Ｗにおける被塗面との距離によって設定することができる。塗料の噴出は、電磁弁で高圧エアを入り切りして、エアレスポンプで圧送された塗料を噴霧する。

スプレー移動手段３０は、例えば、スプレー移動チェーン装置３１，スプレー移動モータ３２などを備えるもので、搬送手段１０のライン方向と交差する方向（例えば直交方向）に、設定された移動速度ｙでスプレー手段（スプレーガン２１）を往復移動させるものである。移動速度ｙはスプレー移動モータ３２の回転速度によって設定することができ、また、スプレー移動モータ３２の回転位置制御によって、スプレーガン２１の位置（移動開始位置及び移動停止位置）を制御することができる。スプレー移動モータ３２としては、サーボモータを採用することができ、これによると正確で高速なスプレーガン２１の位置決め制御が可能になる。

塗装対象物検知手段４０は、搬送手段１０に対して、スプレー移動手段３０の設置位置から離れたライン方向上流位置に設置され、ライン方向と交差する方向（例えば直交方向）に所定間隔毎に複数個のセンサ４１を配置して、搬送手段１０によって搬送される塗装対象物Ｗの二次元形状と位置を検知するものである。センサ４１としては、鋼材を塗装対象物Ｗとする場合には近接センサを用いる。実施形態の一つとして、センサ４１の支持部をセンサ４１の配列方向に沿ってセンサ間隔内で往復動させるセンサ駆動装置４２、往復動時のセンサ４１の位置を検出するセンサ位置検出装置４３を付加することができる。センサ駆動装置４２としてはエアシリンダなどを用いることができ、センサ位置検出装置４３としてはセンサ４１の支持部に設けた車輪部分に組み込んだエンコーダなどで形成することができる。これによると、エアシリンダで移動した距離をエンコーダからの信号で算出し、塗装対象物Ｗを検知したセンサ４１の現在位置を割り出すことができる。

この塗装対象物検知手段４０は、センサ４１によって、センサ４１を横切って搬送される塗装対象物Ｗのライン方向と直交する位置を搬送の進行に合わせて出力することができる。また、搬送ローラ１１の回転検出などによる搬送手段１０の動作検出を併せて行うことで、センサ４１を横切った後のライン方向での塗装対象物Ｗの位置を出力することができる。これによって、塗装対象物検知手段４０は、塗装対象物Ｗの二次元形状とライン上の位置を検知することができる。

制御手段５０は、塗装対象物検知手段４０の検知出力に基づいて、少なくともスプレー手段２０とスプレー移動手段３０の作動を制御するものである。必要に応じて、搬送手段１０の作動及びセンサ駆動手段４２の作動を制御することができ、センサ位置検出装置４３の検出出力に基づいて塗装対象物検知手段４０の検知出力の精度を向上させることもできる。

より具体的には、制御手段５０は、センサ位置検知手段４３を含んだ塗装対象物検知手段４０からの検知信号が入力され、塗料噴出手段２３，スプレー移動モータ３２，コンベヤ駆動モータ１３の作動制御信号を出力する。これによって、塗装対象物Ｗの種類に応じて搬送速度ｘを任意に設定・制御することができ、センサ位置検知手段４３を含む塗装対象物検知手段４０によって検知された塗装対象物Ｗの二次元形状と位置によって、スプレー移動手段２１の移動幅，移動速度ｙ，移動開始又は停止タイミング及びスプレー手段２０のスプレー開始又は停止タイミングなどを任意に設定・制御することができる。

本発明の実施形態としては、制御手段５０は、設定された搬送速度ｘで搬送される塗装対象物Ｗの二次元形状と位置の検知結果に基づいて、スプレー手段２０におけるスプレー開始・停止のタイミング制御、スプレー移動手段３０における移動開始・停止のタイミング及び位置の制御、或いは移動速度ｙの設定変更を主要な機能とする。

制御手段５０の一実施形態としては、塗装対象物検知手段４０で検知された塗装対象物Ｗの幅に対応したスプレー移動手段３０の移動幅を設定すると共に、余剰重ね塗り無く且つ塗り残しの無い均質塗装を実行するようにスプレー手段２０及びスプレー移動手段３０の作動タイミングを制御している。

図３は、制御手段５０がこのような制御を行うための機能構成を示したブロック図である。制御手段５０は、搬送速度ｘ，移動速度ｙの設定を行うと共に設定パターン幅Ｐの変更情報が入力され、設定膜厚での均質塗装を行う条件を設定する塗装条件設定手段５１、塗装対象物Ｗの二次元形状と位置を認識する塗装対象物認識手段５２、スプレー移動手段３０の移動開始位置と移動停止位置によって移動幅を設定する移動条件設定手段５３、スプレー移動手段３０の移動開始・停止タイミングを設定する移動タイミング設定手段５４、スプレー手段２０のスプレー開始・停止タイミングを設定するスプレータイミング設定手段５５を備える。これによって、塗装条件によって決まる設定搬送速度ｘ及び設定移動速度ｙと設定パターン幅ＰからＬ＝（ｙ／ｘ）・Ｐとして求められる仮想往復移動距離Ｌを設定移動速度ｙで往復移動するタイミングに合わせる待機時間を設けることで、スプレー移動手段３０の移動開始タイミングと移動停止タイミングを設定し、スプレー移動手段の移動幅内で、搬送されてくる塗装対象物Ｗがスプレー位置に到達したところで、スプレー手段２０のスプレー開始とスプレー停止を行っている。

図４は、このような機能を有する制御手段５０の動作例を説明する説明図である。ここでは、均質２回塗りを実行する場合の例を説明する（２重斜線部分が均質２回塗りの塗装範囲を示している。）。まず、塗装対象物Ｗの種類などによって所望の膜厚が決まるので、この膜厚と作業速度から、搬送速度ｘ，移動速度ｙ，パターン幅Ｐの塗装条件が塗装条件設定手段５１に設定・入力される。この塗装条件に基づいて余剰重ね塗り無く且つ塗り残しの無い均質塗装を行うために、Ｌ＝（ｙ／ｘ）・Ｐとして求められる仮想往復移動距離Ｌに基づく均質塗装パターンＳ_Ｌを仮想的に設定する。

塗装対象物検知手段４０を塗装対象物Ｗが横切って、検知信号が制御手段５０に入力されると、塗装対象物認識手段５２が塗装対象物Ｗの搬送手段１０上での二次元形状と位置を認識する。塗装対象物Ｗの搬送手段１０上での位置は、ライン方向に垂直な位置をセンサ４１によって検知し、ライン方向の位置を搬送手段１０の作動検出によって検知する。塗装対象物Ｗの二次元形状データと位置の認識は、具体的には、スプレー移動手段３０が仮想往復移動距離Ｌで仮想的に片道移動する間に塗装範囲を通過する予定の塗装対象物Ｗの最大幅を認識する。これによって、その最大幅を含むようにスプレー移動手段３０の移動幅を設定することができる。

移動条件設定手段５３は、塗装対象物認識手段５２で認識された塗装対象物Ｗの二次元形状と位置に応じて、スプレー移動手段３０の移動幅となる位置Ｙ_０と位置Ｙ_１を設定する。この設定はスプレー移動手段３０の片道移動毎或いは一往復毎に行うことができる。図示のように、認識された塗装対象物Ｗの幅Ｗｙを含むように位置Ｙ_０と位置Ｙ_１が設定される。この位置Ｙ_０と位置Ｙ_１はスプレー移動モータ３２（サーボモータ）の位置制御における目標値となる。

特に、均質な塗装を実現するためには、スプレー移動手段３０の移動幅となる位置Ｙ_０と位置Ｙ_１は認識された塗装対象物Ｗの幅Ｗｙより広くなるように設定して、スプレー移動手段３０を停止状態から設定速度ｙで等速移動させるまでの加速距離移動分が塗装対象物Ｗの幅Ｗｙにかからないようにする。すなわち、スプレー移動手段３０の移動幅としては、塗装対象物検知手段４０で検知された塗装対象物Ｗの幅Ｗｙに、スプレー移動手段４０が停止状態から設定移動速度ｙの定速度で移動するまでの加速（減速）距離を加算して必要最小限の幅を設定する。

移動タイミング設定手段５４は、塗装対象物Ｗがスプレーガン２１の設置されているスプレー位置に所定の距離だけ近づいた時点でスプレー移動手段３０の移動を開始させる。スプレーガン２１の初期位置は任意（例えば、メンテナンスを考慮した基準位置）であるが、余裕を持った距離に塗装対象物Ｗが近づいた時点で移動を開始させる。図４の例では、任意位置にあるスプレーガン２１が仮想設定距離Ｌで一往復する間のスプレー領域２Ｐに塗装対象物Ｗが入った時点でスプレー移動手段３０の移動を開始する。そして、先ず、塗装対象物Ｗの幅端に対応する位置Ｙ_１までスプレー移動手段３０を作動させてスプレーガン２１を移動させてそこで停止させる。

移動後は、仮想往復移動距離Ｌだけ移動速度ｙで往復動することを仮想した待機時間ｔ１だけ待機して、待機時間ｔ１の経過後、移動方向を反転して移動速度ｙでスプレー移動手段３０を作動させてスプレーガン２１を塗装対象物Ｗの反対側の幅端に対応する位置Ｙ_０まで移動させてそこで停止させる。移動タイミング設定手段５４は、この動作を片道移動又は一往復毎に設定される位置Ｙ_０，Ｙ_１に応じて繰り返し、仮想往復距離Ｌを移動速度ｙで往復動するタイミングに合わせた待機時間ｔ１，ｔ２，…，ｔ６を設定する。図４の例では、塗装対象物Ｗの幅Ｗｙが一定の例を示しているので、位置Ｙ_０，Ｙ_１が固定されているが、幅Ｗｙがライン方向に沿って異なる場合には、位置Ｙ_０，Ｙ_１が移動毎に変更され、待機時間ｔ１，ｔ２，…，ｔ６もその都度変更される。図４において、実線矢印はスプレー移動手段３０が設定移動速度ｙでスプレーガン２１を実際に移動させる移動方向と移動タイミングを示しており、点線矢印は待機時間の長さを示している。

スプレータイミング設定手段５５は、移動タイミング設定手段５４で設定される移動時間内で、塗装対象物Ｗがスプレーガン２１の設定パターン幅Ｐ内に入ることを確認して、スプレー手段２０のスプレー開始・停止タイミングを設定する。具体的には、スプレー移動手段３０が最初に移動を開始してから、更に塗装対象物Ｗが設定パターン幅Ｐを有するスプレー位置に所定距離だけ近づき、且つ、スプレー位置が塗装対象物Ｗの幅端位置内に入る時点でスプレーを開始し、反対側の幅端位置を外れる時点でスプレーを停止する。

移動条件設定手段５３が塗装対象物Ｗの幅Ｗｙより位置Ｙ_０，位置Ｙ_１間を加減速分だけ広く設定している場合には、スプレー手段２０のスプレー開始タイミングはスプレー移動手段３０の移動開始から加速距離移動分の時間だけ遅れて設定されることになり、スプレー手段２０のスプレー停止タイミングはスプレー移動手段３０の移動停止から減速距離移動分だけ早く設定されることになる。

図５は、均質１回塗りを行う場合の動作例を示す説明図である（斜線部分が均質１回塗りの塗装範囲を示している。）。前述した各機能を有する制御手段５０によって、移動タイミング設定手段５４の設定を変更することで、同図に示すような均質１回塗りを実行することができる。図では、スプレー開始後の動作状態を示している。

この場合には、位置Ｙ_０から位置Ｙ_１にスプレー移動手段３０を移動させて、スプレーガン２１でのスプレー開始及び停止を実行した後、スプレー停止状態でスプレー移動手段３０を作動させてスプレーガン２１の位置を位置Ｙ_０に所定の速度で戻し、位置Ｙ_１でスプレー移動手段３０を停止した後に設定された待機時間ｔ１１を計時して、その待機時間ｔ１１経過後に位置Y_０からスプレー移動手段３０の移動とスプレー開始を実行する。そして、位置Ｙ_１でスプレー移動手段３０を停止させると共に、スプレーを停止して、スプレー停止状態でスプレー移動手段３０を作動させてスプレーガン２１を位置Ｙ_０に所定の速度で戻し、位置Ｙ_１でスプレー移動手段３０を停止した後に設定された待機時間ｔ１２を計時して、その待機時間ｔ１２経過後に位置Y_０からスプレー移動手段３０の移動とスプレー開始を実行する。待機時間ｔ１１，ｔ１２は、前述したように、仮想往復移動距離Ｌを移動速度ｙで仮想的に往復動するタイミングに合わせて設定されるものである。図５において、実線矢印はスプレー移動手段３０が設定移動速度ｙでスプレーガン２１を実際に移動させる移動方向と移動タイミングを示しており、点線矢印はスプレー移動手段３０の待機時間の長さを示している。

図６は、本発明の実施形態における制御手段５０の他の動作例を示した説明図である（前述した実施形態と共通する部分は同一符号を付して重複説明を省略する。この図においても、２重斜線部分が均質２回塗りの塗装範囲を示している。）。ここでは、塗装対象物Ｗの幅が一定でない場合の例を、スプレー開始後の動作によって説明する。この場合には、移動条件設定手段５３は、塗装対象物認識手段５２の認識結果に基づいて、移動幅を決める移動開始及び停止位置を片道移動毎或いは一往復毎に設定する。

すなわち、移動条件設定手段５３は、塗装対象物認識手段５２で認識された塗装対象物Ｗの二次元形状と位置に応じて、スプレー移動手段３０の移動幅を決める位置Ｙ_０１と位置Ｙ_０２を設定する。これは前述したように、塗装対象物検知手段４０の検知結果から、仮想往復移動距離Ｌだけスプレー移動手段３０が往復動する間に塗装範囲を通過する予定の塗装対象物Ｗの幅の最大値を認識し、この幅を含むように位置Ｙ_０１と位置Ｙ_０２が設定される。この位置は、スプレー移動手段３０の片道移動毎に設定されるので、塗装対象物Ｗの幅が変化した場合には、塗装対象物認識手段５２の認識に基づいて図示のように設定位置が位置Ｙ_０１と位置Ｙ_０３に変更されることになる。この位置の変更に合わせて待機時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３，ｔ２４がそれぞれ設定されることになる。

図７は、本発明の実施形態における制御手段５０の動作フローを説明する説明図である。同図よって、前述した動作例を実行するための制御手段５０の動作フロー例を説明する。

装置の始動或いは一回の塗装作業が終わった後に制御フローがスタートすると、スプレー移動手段３０は、スプレーガン２１の位置をスプレー基準位置に移動させた後停止させる（ステップＳ０１）。その後、待機時間カウントは停止され、待機時間カウンタはリセットされる（ステップＳ０２）。この状態で装置の待機状態に入り、塗装対象物Ｗが所定のスプレー領域に入るのを待つ（ステップＳ０３：「ＮＯ」）。

スプレー領域に塗装対象物Ｗが有ることが認識されると（ステップＳ０３：「ＹＥＳ」）、初動の場合は、ステップＳ０２で待機時間カウントは停止されているので（ステップＳ０４：「ＮＯ」）、直ちにスプレー移動手段３０が移動開始される（ステップＳ０７）。

スプレー移動後は、塗装対象物Ｗがスプレーガン２１の設定パターン幅Ｐ内（スプレー位置内）に入ることを確認して、スプレー位置内に塗装対象物Ｗが有る場合には（ステップＳ０８：「ＹＥＳ」）、スプレーガン２１をオンしてスプレーを開始し（ステップＳ０９）、スプレー位置が塗装対象物Ｗの端に達するまでの間スプレーを継続する（ステップＳ１１：「ＮＯ」→ステップＳ０３：「ＹＥＳ」→ステップＳ０４：「ＮＯ」→ステップＳ０７）。そして、スプレー位置に塗装対象物Ｗが有ることが確認できない場合に（ステップＳ０８：「ＮＯ」）、スプレーを停止する（ステップＳ１０）。その後は、ステップＳ１１は「ＹＥＳ」になるので、スプレー移動が停止され、待機時間カウントが開始される（Ｓ１２）。

その後は、設定された待機時間を経過するまで、待機時間カウントが継続され、スプレー移動は停止された状態になる（ステップＳ０３：「ＹＥＳ」→ステップＳ０４：「ＹＥＳ」→ステップＳ０５：「ＮＯ」→ステップＳ１２）。待機時間が経過すると（ステップＳ０５：「ＹＥＳ」）、スプレー移動方向が反転され（ステップＳ０６）、待機時間カウントが停止されて待機時間カウンタがリセットされ（Ｓ０２）、スプレー移動が開始される（ステップＳ０３：「ＹＥＳ」→ステップＳ０４：「ＮＯ」→ステップＳ０７）。

その後は、スプレー位置が塗装対象物Ｗの端に達するまで移動を継続し、スプレー位置に塗装対象物Ｗが有ることが確認される範囲でスプレーを開始・継続し、スプレー位置に塗装対象物Ｗが有ることが確認されなくなったらスプレーを停止して、スプレー移動を停止し、再び待機時間カウントを開始して、待機時間を経過するまでこれを継続する。この制御フローを繰り返し、スプレー領域に塗装対象物Ｗが有ることが確認できなくなると（ステップＳ０３：「ＮＯ」）、スプレー移動手段３０をスプレー基準位置に移動後停止させる（ステップＳ０１）。

このような本発明の実施形態では、余剰重ね塗り無く且つ塗り残しの無い均質塗装を実行するための往復移動距離Ｌを仮想的に任意に変更し、これに応じてスプレー手段２０及びスプレー移動手段３０のタイミング制御を行うことで、スプレー手段２０のパターン幅Ｐを変更することなく、設定された搬送速度ｘに対して移動速度ｙを調整して塗装対象物Ｗ毎の膜厚制御を任意に行うことができる。この際、スプレー移動手段３０の移動速度ｙは、前述した待機時間がゼロになる最低速度よりも余裕を持って高速に設定しておき、試し塗装後に計測した膜厚の目標膜厚に対する過不足分を補正するように、最終調整を行う。例えば、塗装膜厚がＸ％不足している場合には、スプレー移動手段３０の移動速度ｙをＸ％減速することによって、任意の目標膜厚に調整する。

図８は、本発明の他の実施形態を示した説明図であり、塗装対象物Ｗに対して上下両面を同工程で塗装することができるシステム構成を示したものである（前述した説明と共通箇所は同一符号を付して重複説明を省略する。）。同図に示したシステム構成では、塗装対象物Ｗの上面を塗装するために設けられるスプレー手段２０とスプレー移動手段３０に加えて、搬送手段１０を挟んで、同じ構成要素で塗装対象物Ｗの下面を塗装するためのスプレー手段２０Ｄとスプレー移動手段３０Ｄが備えられている。そして、制御手段５０は、スプレー手段２０，２０Ｄとスプレー移動手段３０，３０Ｄを上下個別に制御できるようになっている。

これによると、同一工程で一定の搬送速度ｘで搬送される塗装対象物Ｗに対して、上面側のスプレー移動速度ｙと下面側のスプレー移動速度ｙ’を別に設定することで、上下面共に均質塗装を実現しながら、それぞれ個別に膜厚を制御することができる。これにより、本来塗装対象物Ｗの上下面は塗装対象物Ｗの厚さ分だけスプレー距離が変わってしまい、様々な厚さの塗装対象物Ｗを扱う際に上下面を均一膜厚に設定することが困難であったが、本発明の実施形態によると、様々な厚さの塗装対象物Ｗに対して上下面の膜厚を個別に設定できるので、膜厚調整で上下面を均一膜厚にすることが可能になる。

上述した各実施形態において、塗装対象物Ｗの幅をより高精度に検知するためには、図１に示したセンサ駆動装置４２とセンサ位置検出装置４３を用いる。これらを用いることで、塗装対象物検知手段４０は、センサ４１の現在位置を検出しながら、センサ間隔分だけ往復動して得られる塗装対象物Ｗの連続的な幅データ（二次元形状データ）を出力することができる。これによって、塗装対象物Ｗの幅及び位置の情報をより正確に制御手段５０に送ることができ、複雑な形状を有する塗装対象物Ｗや異なる幅や形状を有する塗装対象物Ｗがランダムに搬送される場合であっても自動塗装のタイミング制御を効果的に行い、最小限の往復移動幅でのスプレー塗装が可能になる。

以上説明した本発明の実施形態による実用的な作用効果を以下に説明する。先ず、スプレー移動手段３０の移動幅を必要最小限の往復移動幅（認識された塗装対象物Ｗの幅＋スプレー移動手段３０の加速（減速）距離）に設定できるので、均質塗装を実現する場合にも無駄な移動を行わなくて済む。これによって、ホース２２の劣化やスプレー移動手段２０のレールの摩耗を最小限に抑えることができ、またスプレー移動モータ３２の消費電力を省力化することができる。

塗装対象物Ｗの側端でスプレーを停止した際に、これに応じてスプレー移動手段２０の移動も停止するので、スプレーチップ２１Ａ先端で速乾性の塗料が固化せず、スプレーの詰まりを低減することができる。これによってスプレー手段２０のメンテナンス性が向上する。

スプレー移動手段３０に待機時間を設けるタイミング制御で均質２回塗り（又は１回塗り）の条件を担保することができるので、搬送速度ｘが変化してもスプレー移動手段３０は一定（すなわち、塗装膜厚一定）で完全な均質２回塗りを実現することができる。これによって、均一で一定の膜厚が得られるばかりでなく、塗装対象物Ｗの種類毎の段取り替えが不要になり、作業効率を著しく向上させることができる。

スプレー移動手段３０の移動速度ｙを変えても、完全な均質２回塗りタイミングで塗装できるため、移動速度ｙを微調整することによって、塗装膜厚の微調整が可能になる。さらに、同工程で搬送される塗装対象物Ｗに対して上下面の塗装を独立して調整できるので、塗装条件だしに要する時間を飛躍的に短縮することができる。

また、これまでの装置では、スプレーの往復移動速度にハード的な限界があるため、幅の広いコンベヤライン程、搬送速度が制限されて、これが生産量のボトルネックになっていたが、本発明の実施形態では、塗装対象物Ｗの幅分だけスプレーが移動すれば良く、塗装対象物Ｗの幅が狭い場合には搬送速度ｘを上げても、スプレー移動手段３０の待機時間を自動短縮して完全な均質塗装を維持できることになるので、大幅な生産性の向上につながる。

以下に、前提となる設定例と実施例を説明する。
［設定例１］
搬送速度ｘ＝６ｍ／分、設定パターン幅Ｐ＝０．６ｍ、塗装対象物Ｗの最大幅Ｗｙｍ＝５ｍ、スプレー移動手段３０の加速（減速）距離Ｄ＝０．２５ｍとすると、均質２回塗りのためのスプレー移動手段３０の移動速度ｙ（ｍ／分）は、式（１）に基づいて次式で求まる。
ｙ＝｛Ｗｙｍ＋（Ｄ＋Ｄ）×２｝×２／（Ｐ／ｘ）＝１２／０．１
＝１２０［ｍ／分］
ここで、｛Ｗｙｍ＋（Ｄ＋Ｄ）×２｝×２＝１２ｍは、移動速度ｙを一定として換算した場合の均質２回塗り塗装を行うために必要な往復移動距離Ｌである。したがって、移動速度ｙを１２０ｍ／分以上に設定しておけば、往復移動距離Ｌを｛Ｗｙｍ＋（Ｄ＋Ｄ）×２｝×２＝１２ｍ以上にして、均質２回塗りができ、これ以上の速度領域を塗装膜厚調整しろとして使用できる。実際のスプレー移動手段３０の往復距離は加減速時に速度が低下するので、（Ｗｙｍ＋Ｄ＋Ｄ）×２＝１１ｍとなる。（Ｐ／ｘ）は、スプレー移動手段３０が一往復（２回塗り）するタイムリミットである。搬送速度ｘ＝６ｍ／分の場合、設定パターン幅Ｐ＝０．６ｍを進むのに要する時間は６秒で、その間にスプレー移動手段３０は一往復しなければならない。

［設定例２］
設定例１で、例えば、スプレー移動手段３０の移動速度ｙ＝１２０ｍ／分と設定した場合、実際の塗装対象物Ｗの幅がＷｙ＝３ｍのときには、最大搬送速度ｘ_max［ｍ／分］は、次式で求められる。
ｘ_max＝Ｐ／［｛（Ｗｙ＋（Ｄ＋Ｄ）×２）×２｝／ｙ］
＝０．６／（８／１２０）＝９［ｍ／分］
すなわち、この設定では、塗装対象物Ｗの幅が３ｍしか無い場合には、搬送速度ｘを９ｍ／分まで上昇しても、塗装条件を全く変更せずに、６ｍ／分のときと変わり無い均一で一定の塗装膜が得られ、生産を１．５倍にすることができる。ここで、［｛（Ｗｙ＋（Ｄ＋Ｄ）×２）×２｝／ｙ］＝８／１２０は、スプレー移動手段３０の往復時間である。この往復時間の間に設定パターン幅Ｐ分進む搬送速度がｘ_maxとなる。

［実施例］
設定例１のように、例えば搬送速度ｘを６ｍ／分とし、設定例２のように、スプレー移動手段３０の移動速度ｙを１２０ｍ／分と設定し、実際の塗装対象物Ｗの幅Ｗｙ＝３ｍのとき、均質２回塗りのための側端（位置：３．２５ｍ）での待機時間Ｔ秒は次式で求められる。
Ｔ＝［｛（Ｐ／ｘ）×ｙ｝／２−｛（Ｄ＋Ｄ）×２｝−Ｆ］×２／ｙ×６０
＝（６−１−３）×２／１２０×６０＝２［秒］
すなわち、スプレー移動手段３０は、本来なら仮想往復移動距離Ｌ／２の５．２５ｍの位置まで行って反転しなければならないところを、塗装対象物Ｗ側端の３．２５ｍの位置で２秒停止後、反転して再塗装することによって、無駄な動作をせずに、均質２回塗りの均一な塗装膜厚となるタイミングを得ることができる。さらに、本発明の制御を行うと、ショット機の研掃度を上げるために、一時的に搬送速度ｘを極端に３ｍ／分に落とした場合でも、移動速度ｙは一定のまま、待機時間を自動的に８秒に延長して塗装するため、搬送速度ｘに影響を受けずに常に均一で一定の塗装膜厚を得ることができる。８秒の待機時間は、距離にして１６ｍに相当し、これを従来機の改造で例えるならば、スプレー移動手段の往復距離をハード的に１６ｍに延長増設工事したことに相当する。本発明では、従来機では不可能な対応を、ソフトウエアでリアルタイムに対応することができる。

Claims

塗装対象物を一つのライン方向に向けて設定搬送速度で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段上の塗装対象物に対して、前記ライン方向に沿った設定パターン幅で塗料をスプレーするスプレー手段と、
該スプレー手段を前記ライン方向と交差する方向に設定移動速度で往復移動させるスプレー移動手段と、
前記搬送手段に対して、前記スプレー移動手段の設置位置から離れた前記ライン方向上流位置に設置され、前記ライン方向と交差する方向に所定間隔毎に複数個のセンサを配置して、前記搬送手段によって搬送される塗装対象物の二次元形状及び位置を検知する塗装対象物検知手段と、
該塗装対象物検知手段の検知出力に基づいて、少なくとも前記スプレー手段と前記スプレー移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記塗装対象物検知手段で検知された塗装対象物の幅に対応して、スプレーを行うための前記スプレー移動手段の移動幅を設定すると共に、余剰重ね塗り無く且つ塗り残しの無い均質塗装を実行するように前記スプレー手段及び前記スプレー移動手段の作動タイミングを制御し、
塗装条件によって決まる前記設定搬送速度ｘ及び前記設定移動速度ｙと前記設定パターン幅ＰからＬ＝（ｙ／ｘ）・Ｐとして求められる仮想往復移動距離Ｌを前記設定移動速度ｙで往復移動するタイミングに合わせる待機時間を設けることで、前記スプレー移動手段の移動開始タイミングと移動停止タイミングを設定することを特徴とする自動塗装装置。
前記制御手段は、前記スプレー移動手段の往復移動の両方で前記スプレー手段を作動させる均質２回塗りを実行することを特徴とする請求項１に記載された自動塗装装置。
前記制御手段は、前記スプレー移動手段の往復移動の片道のみで前記スプレー手段を作動させる均質１回塗りを実行することを特徴とする請求項１に記載された自動塗装装置。
前記塗装対象物検知手段で検知された塗装対象物の幅を、前記仮想往復移動距離Ｌを前記スプレー移動手段が往復移動する時間内に塗装範囲を通過する塗装対象物の最大幅とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された自動塗装装置。
前記スプレー移動手段の移動幅は、前記塗装対象物検知手段で検知された塗装対象物の幅に、前記スプレー移動手段が停止状態から一定速度で移動するまでの加速距離を加算して求められることを特徴とする請求項１に記載された自動塗装装置。
前記スプレー手段のスプレー開始は、前記スプレー移動手段の移動開始から前記加速距離移動分の時間後に実行されることを特徴とする請求項５に記載された自動塗装装置。
前記スプレー手段と前記スプレー移動手段は、前記搬送手段を挟んで上下にそれぞれ設けられ、前記制御手段は、前記スプレー手段と前記スプレー移動手段を上下個別に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された自動塗装装置。
前記塗装対象物検知手段は、前記センサの現在位置を検出しながら、センサ間隔分だけ往復動して得られる塗装対象物の連続的な幅データを出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された自動塗装装置。