JP4811095B2

JP4811095B2 - 自動塗装装置及びその方法

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Publication number: JP4811095B2
Application number: JP2006104596A
Authority: JP
Inventors: 秀樹斎藤; 正人榊原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-04-05
Also published as: JP2007275746A

Description

本発明は、自動塗装装置及びその方法に関し、より詳細には、塗料を充填したカートリッジを順次自動交換して塗装作業を行いつつ、空のカートリッジへの塗料充填作業を連続して繰り返すことができる自動塗装装置及びその方法に関する。

一般に、自動車の塗装工程においては、被塗装物であるボディ等が搬送コンベアによって塗装ブース内に連続的あるいは間欠的に搬入され、被塗装物が停止若しくは移動された状態で、塗装ブース内に配置された塗装装置によって塗装が施される。
この種の塗装装置は、通常、塗装用ロボット等に取り付けられ、被塗装物に対して塗料を塗布するように構成されるとともに、塗料が充填されたカートリッジが装着されており、このカートリッジを交換することで、各色毎の塗装が可能となるように構成されている。

中でも、被塗装物に対して自動的かつ連続した塗装作業を可能とした自動塗装装置が知られており、この自動塗装装置には、通常、塗装装置に空のカートリッジに塗料を充填するための塗料充填装置が接続されており、塗装装置と塗料充填装置との間で空のカートリッジと充填済みのカートリッジとが順次搬送されて、塗装装置に塗料充填済みのカートリッジが逐次補充されるような構成とされている。

このような従来の自動塗装装置の構成として、例えば、特許文献１には、塗装ブース内に設けられた塗装用ロボットに取り付けられ、各色毎に個別のカートリッジを交換しつつ塗装を行う塗装装置と、空のカートリッジに塗料を充填する塗料充填装置と、カートリッジを別個に把持する把持部を有し、塗装装置との間で空のカートリッジと塗料充填済みのカートリッジとの交換を行うカートリッジ交換装置とを備えた自動塗装装置が開示されている（特許文献１参照）。

この種の自動塗装装置では、カートリッジを交換する際には、カートリッジ交換装置に設けられたカートリッジ把持装置の把持部により塗料が充填された塗料充填済みのカートリッジが塗料充填装置より取り出され、この一方の把持部により塗料充填済みカートリッジが把持された状態のままで、他方の把持部によって塗装装置から使用済みの空のカートリッジが取り外される。このような構成とすることで、塗装装置から空のカートリッジが取り外された直後に、一方の把持部で把持された塗料充填済みのカートリッジを塗装装置に取り付けることができ、カートリッジの交換作業を簡略化することができるのである。

ところで、塗料充填装置にて空のカートリッジに塗料を充填する際には、カートリッジが塗料充填台に載置された状態のままで、カートリッジ把持装置によって、カートリッジが塗料充填台の軸心方向に押し込まれるように押圧される。これは、カートリッジ側に設けられたフィードチューブと塗料充填台側に設けられたフィードチューブ挿通口及び充填弁の接合部や、カートリッジ側に設けられたシンナ給排孔と塗料充填台側に設けられたシンナ給排路の接合部などにおいて、塗料やシンナが漏出するのを防止するための工程である。

図５乃至図７に示すように、従来のカートリッジ把持装置１６４は、図示せぬ塗装装置と塗料充填装置の間には空のカートリッジ１０３若しくは塗料充填済みのカートリッジ１０３を移送するカートリッジ交換装置に設けられており、三軸方向に移動可能に支持されている。また、塗料充填装置には、所定間隔に整列するようにしてカートリッジ１０３が配置される。カートリッジ把持装置１６４には、上下移動可能に支持された支持部１６５・１６６と、支持部１６６に取り付けられ、カートリッジ１０３を個別に把持可能な一対の把持アーム１６７・１６８とが設けられており、それぞれ一体として移動可能に構成されている。

支持部１６５には、ばね部材１７０・１７０を介して支持部１６６が取り付けられており、支持部１６６の下面には、把持アーム１６７・１６８が取り付けられるとともに、カートリッジ１０３を押圧する棒状の押圧部材１８０が垂直下方に突出するようにして把持アーム１６７・１６８の略中間位置に取り付けられている。また、把持アーム１６７（１６８）には、先端部が互いに近接又は離間するように揺動操作される一対の把持爪１６７ａ・１６７ａ（１６８ａ・１６８ａ）が設けられており、この把持爪１６７ａ（１６８ａ）によってカートリッジ１０３の把持突起１３３が把持され、又は開放される。

このようなカートリッジ把持装置１６４を用いて、空のカートリッジ１０３に塗料を充填する工程を説明すると、カートリッジ把持装置１６４は、押圧部材１８０が対象となるカートリッジ１０３の軸心上に位置する状態で下動され、押圧部材１８０によってカートリッジ１０３が押圧される。そして、カートリッジ１０３が図示せぬ塗料充填台に完全に押し込まれた状態まで、すなわちカートリッジ１０３に塗料を充填可能な状態まで押し込まれる（図６参照）。
特開２０００−１７６３３３号公報

しかしながら、上述したようなカートリッジ把持装置１６４の構成によると、空のカートリッジ１０３に塗料を充填する工程において、押圧部材１８０がカートリッジ１０３の軸中心からずれて、カートリッジ１０３を押し込む力点がずれた状態のままでカートリッジ１０３が押圧されると、カートリッジ１０３がかしんでしまい（図７参照）、塗料やシンナが漏出してしまってカートリッジ１０３に塗料を充填できない場合があった。また、各構成部材においては、加工精度等のばらつきがあるため、カートリッジ１０３（の軸中心）に対して押圧部材１８０を精度よく位置決めして、カートリッジ１０３を確実に充填方向に沿って押圧するように制御するのが困難であった。

そこで、本発明においては、自動塗装装置及びその方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、塗料を充填する対象となるカートリッジのみを精度よく押圧して、充填作業中の塗料の漏出等を防止した自動塗装装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、塗料を充填したカートリッジが交換可能に取り付けられ、被塗装物に塗装を施す塗装部と、該塗装部に連設され、カートリッジに塗料を充填する塗料充填部と、該塗料充填部から塗料充填済みのカートリッジを前記塗装部まで移送し、前記塗装部に取り付けられた空のカートリッジを塗料充填済みのカートリッジに交換するとともに、前記塗装部から空のカートリッジを前記塗料充填部まで移送するカートリッジ交換部とを具備してなる自動塗装装置であって、前記カートリッジ交換部は、前記塗装部と塗料充填部との間を移動可能に設けられた支持部と、該支持部に取付手段を介して取り付けられ、前記カートリッジを把持可能な一対の把持部とを具備してなり、前記取付手段は、一方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、前記塗料充填部にて空のカートリッジに塗料を充填する際に、一方の把持部によって塗料の充填方向にカートリッジを押圧可能に支持する供給側取付手段と、他方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、一方の把持部によってカートリッジを押圧する際に、一方の把持部によるカートリッジの押圧を妨げない方向に他方の把持部を変位可能に支持する回収側取付手段とを有するものである。

請求項２においては、前記回収側取付手段は、他方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、一方の把持部がカートリッジを押圧する方向とは逆方向に摺動自在に支持するものである。

請求項３においては、前記供給側取付手段は、カートリッジを押圧する際に一方の把持部を前記支持部に対して変位させる緩衝手段を有し、該緩衝手段による一方の把持部の前記支持部に対する変位よりも、前記回収側取付手段による他方の把持部の前記支持部に対する変位の方が大きいものである。

請求項４においては、前記塗装充填部は、色数毎に設けられ、カートリッジが着脱可能に取り付けられる複数の塗料充填台を配設しており、前記回収側取付手段は、前記支持部に穿設された挿通孔と、一端が該挿通孔に挿通され、他端が他方の把持部と接続されるロッドと、該ロッドに設けられ、他方の把持部の自重落下を防止するストッパとを具備してなり、前記塗料充填部にて一方の把持部により塗料の充填方向にカートリッジを押圧する際に、該カートリッジに隣接する塗料充填台上のカートリッジに他方の把持部が当接し、一方の把持部によるカートリッジの押圧に伴って、他方の把持部が逆方向に押圧されて、摺動されるものである。

請求項５においては、塗料を充填したカートリッジが交換可能に取り付けられ、被塗装物に塗装を施す塗装部と、該塗装部に連設され、カートリッジに塗料を充填する塗料充填部と、前記カートリッジを把持可能な一対の把持部が設けられ、前記塗料充填部から塗料充填済みのカートリッジを前記塗装部まで移送し、前記塗装部に取り付けられた空のカートリッジを塗料充填済みのカートリッジに交換するとともに、前記塗装部から空のカートリッジを前記塗料充填工程にまで移送するカートリッジ交換部とを具備してなる自動塗装装置における自動塗装方法であって、前記塗料充填部にて空のカートリッジに塗料を充填する際に、前記一方の把持部にてカートリッジを塗料の充填方向に押圧するとともに、一方の把持部によってカートリッジを押圧する際に、一方の把持部によるカートリッジの押圧を妨げない方向に、他方の把持部を前記支持部に対して変位させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に示す構成としたので、簡易な構成で、塗料を充填する対象となるカートリッジのみを精度よく押圧して、充填作業中の塗料の漏出等を防止できる。

請求項２に示す構成としたので、一方の把持部を下動させてカートリッジを充填方向に押し込む動作に連動して、他方の把持部を上方に摺動させて待避させることができるため、カートリッジへの塗料充填作業を一連の動作で行うことができ、作業効率を向上できる。

請求項３に示す構成としたので、一方の把持部がカートリッジに当接した際の衝撃を緩衝できるとともに、一方の把持部よりも他方の把持部を大きく変位させて、一方の把持部によってカートリッジを確実に充填方向に押し込むことができる。

請求項４に示す構成としたので、例えば、他方の把持部を機械的に摺動させる駆動装置等が不要となり、支持部や把持部を軽量かつコンパクトに構成することができる。

請求項５に示す構成としたので、簡易な構成で、塗料を充填する対象となるカートリッジのみを精度よく押圧して、充填作業中の塗料の漏出等を防止できる。

次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明の一実施例に係る自動塗装装置の全体的な構成を示した側面図、図２は塗料充填装置及びカートリッジ交換装置の正面図、図３はカートリッジ把持装置の正面図、図４はカートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図、図５は従来のカートリッジ把持装置の正面図、図６は従来のカートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図、図７は同じく従来のカートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図である。
なお、本実施例では、一例として自動車の塗装工程において、被塗装物としてのボディ、シャシー、トリム等に塗装を施すための自動塗装装置１について説明するが、実施例の適用範囲はこれに限定されるものではない。

まず、本実施例の自動塗装装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１及び図２に示すように、本実施例の自動塗装装置１は、塗装ブース内に設けられた塗装用ロボット２と、塗装用ロボット２に取り付けられるとともに、塗料が充填されたカートリッジ３が交換可能に取り付けられて図示せぬ被塗装物に塗装を施す塗装装置４と、カートリッジ３に塗料を充填する塗料充填装置５と、塗装装置４と塗料充填装置５との間でカートリッジ３を移送して交換するカートリッジ交換装置６等とで構成されている。
この自動塗装装置１は、自動車の塗装工程に配置され、被塗装物であるボディ等が搬送コンベア等の搬送装置によって塗装ブース内に連続的あるいは間欠的に搬入され、被塗装物が停止若しくは移動された状態で、塗装用ロボット２に取り付けられた塗装装置４によって塗装が施される。

塗装用ロボット２は、複数のアーム部が垂直方向に可動される垂直多関節ロボットとして構成されており、具体的には、位置固定された機台２０と、機台２０に回転可能かつ揺動可能に取り付けられた第一アーム部２１と、第一アーム部２１に対して揺動可能に接続された第二アーム部２２等とで構成されている。そして、第二アーム部２２の先端部には、塗装装置４が設けられている。塗装用ロボット２の各アーム部２１・２２が回転若しくは揺動操作されることで、第二アーム部２２に設けられた塗装装置４が被塗装物に対して相対移動されて、被塗装物の所定箇所に塗装が施される。

カートリッジ３は、カートリッジ３毎に所定の単色塗料がそれぞれ充填されており、具体的には、塗料を貯溜する樹脂製のタンク部３０と、タンク部３０の一端を塞ぐようにして設けられた円錐状の取付部３１と、取付部３１の先端部から軸方向に突出されたフィードチューブ３２等とで構成されている。
タンク部３０は、略円筒形に形成されており、外部から塗料残量を目視可能なように透明度を有する樹脂より形成されている。タンク部３０の基端側となる後端部は、閉止されており、略軸中心部に把持突起３３が凸状に突設され、この把持突起３３が後述するカートリッジ交換装置６を構成する把持アーム６７・６８に把持される。このように、カートリッジ３は、基端部に設けられた把持突起３３が把持アーム６７・６８に把持された状態で、塗装装置４と塗料充填装置６の間を移送され、また、塗装装置４や塗料充填装置６に着脱される。

取付部３１は、タンク部３０と一体的に形成されており、上述した第二アーム部２２の先端部及び後述する塗料充填装置５の塗料充填台５０に係合されて、カートリッジ３が軸方向及び径方向に位置決めして固定される。
フィードチューブ３２は、内部に同軸に伸びる図示せぬ塗料給排路が形成されるとともに、基端側が開口されており、カートリッジ３が塗装装置４に取り付けられた状態でタンク部３０内部から塗料給排路を介して塗料が排出され、塗料充填装置５に装着された状態で塗料給排路を介してタンク部３０内部に塗料が供給される。

塗装装置４は、各色毎の塗料が充填されたカートリッジ３が交換可能に取り付けられ、カートリッジ３の取付部３１がこの塗装装置４と係合されて位置決めして固定される。塗装装置４には、塗料噴射装置としてのノズル部４０が設けられており、カートリッジ３に充填された塗料がフィードチューブ３２を介してノズル部４０に送られて、ノズル部４０より噴霧される。なお、ノズル部４０としては、公知の構造を採用することができ、特に限定されない。

塗料充填装置５は、タンク部３０内の塗料が空になった状態のカートリッジ３に、タンク部３０へ塗料を供給して充填するような構成とされている。なお、以下、タンク部３０内の塗料が空になった状態のカートリッジ３を「空のカートリッジ３」という。また、タンク部３０内に塗料が充填された状態のカートリッジ３を「塗料充填済みのカートリッジ３」という。
具体的には、塗料充填装置５は、塗料の色数毎に設けられた複数の塗料充填台５０・５０・・・が、前後・左右方向に所定間隔を空けて整列した状態（５行・５列）で配設されている。この塗料充填台５０には、それぞれ対応するカートリッジ３が着脱可能に取り付けられる。塗料充填台５０は、カートリッジ３が取り付けられるカートリッジ取付部５１と、カートリッジ取付部５１に取り付けられたカートリッジ３へと塗料を供給する塗料供給路５２と、塗料供給路５２に接続されカートリッジ３への供給用塗料を貯溜する塗料貯溜部５３等とで構成されている。

カートリッジ取付部５１は、上部端面が円錐状に凹設され、カートリッジ３の取付部３１が当接して係合されるように形成されている。また、カートリッジ取付部５１の軸中心部には、塗料供給路５２の端部が開口されており、カートリッジ取付部５１にカートリッジ３が取り付けられた状態で、塗料供給路５２にフィードチューブ３２が挿入される。すなわち、カートリッジ３は、塗料供給路５２と同軸上にフィードチューブ３２が位置するように位置決めされた状態で上下動され、空のカートリッジ３が塗料充填台５０に対して垂直移動されて取り付けられ、一方で塗料充填済みのカートリッジ３が塗料充填台５０に対して垂直移動されて取り外される。また、塗料供給路５２には、塗料貯溜部５３に至る中途部に調整弁５４が設けられており、調整弁５４が開閉操作されることによって、塗料貯溜部５３からカートリッジ３に供給される塗料流量が調整される。

カートリッジ交換装置６は、塗装装置４と塗料充填装置５との間に配設され、後述するカートリッジ把持装置６４が左右方向・前後方向・上下方向の三軸方向に移動可能に設けられている。具体的には、カートリッジ交換装置６は、塗料充填装置５を囲繞するように立設された枠体６０と、枠体６０の上面に平行に敷設された一対のレール部材６１・６１と、第一レール部材６１・６１に水平移動可能に取り付けられた基部６２と、基部６２に設けられた第二レール部材６３と、第二レール部材６３に水平移動可能に取り付けられたカートリッジ把持装置６４等とで構成されている。

枠体６０は、複数の長板状のフレーム６０ａ・６０ｂが立方体形状に組み付けられて構成されており、脚体を構成するフレーム６０ａは塗料充填装置５の外周の四隅に垂直に立設され、フレーム６０ｂは、各フレーム６０ａの上方端部を連結して、塗装装置４と塗料充填装置５とを結ぶ直線上（以下、Ｘ方向とする。図１参照）に位置するように取り付けられている。第一レール部材６１は、対向する一対のフレーム６０ｂ上面にそれぞれ敷設されている。

基部６２は、平面視矩形の筐体に形成されており、図示せぬスライダを介して、その両端部が一対の第一レール部材６１・６１にそれぞれ上方から当接して、第一レール部材６１・６１に沿って水平方向に摺動可能に支持されている。換言すると、基部６２は、全体として第一レール部材６１・６１の離間にＸ方向に摺動可能に橋設されている。そして、基部６２は、Ｘ方向の移動範囲が、塗料充填台５０・５０・・・の上方空間であって、少なくともＸ方向の両端に位置する塗料充填台５０の間の上方空間内を往復動可能となるように構成されている。

第二レール部材６３は、基部６２の上面に取り付けられ、基部６２と一体に水平移動可能に構成されている。第二レール部材６３には、上方から連結部６５が当接されており、連結部６５が、第二レール部材６３に沿って第一レール部材６１・６１と直交する方向（以下、Ｙ方向とする。図２参照）に摺動可能に支持されている。
連結部６５は、平面視矩形の筐体に形成されており、第二レール部材６３に上方から当接して第二レール部材６３に沿って水平移動可能に支持される連結基部６５ａと、連結基部６５ａに対して垂直上下方向（以下、Ｚ方向とする。図１及び図２参照）に延出して固定されるスライダ６５ｂとで構成されている。そしで、スライダ６５ｂには、カートリッジ把持装置６４が、スライダ６５ｂの延出方向、すなわち連結基部６５ａに対して垂直方向（Ｚ方向）に上下摺動可能に取り付けられている。

図３に示すように、カートリッジ把持装置６４は、連結部６５のスライダ６５ｂに取り付けられる支持部６６と、支持部６６の下方位置に所定間隔を空けて取り付けられ、カートリッジ３を把持して支持する一対の把持アーム６７・６８等とで構成されている。
支持部６６は、平面視矩形に形成された長板状の部材であって、長手方向中央部よりも一方の端部側縁部においてスライダ６５ｂと連結固定されている。
把持アーム６７・６８は、略同一形状に形成されるとともに、支持部６６の下方位置にそれぞれ垂設されている。また、その離間が隣接する塗料充填台５０・５０の離間と略同じくなるようにして取り付けられ、支持部６６に連動して一体として移動される。
ただし、把持アーム６７・６８は、後述するように、カートリッジ３を把持する際やカートリッジ３に塗料を充填する際などには、支持部６６に対してそれぞれ相対移動されるように取り付けられている。この把持アーム６７・６８の取付構造の詳細については、後述する（図４参照）。

把持アーム６７（６８）には、先端部が互いに近接又は離間するように揺動操作される一対の把持爪６７ａ・６７ａ（６８ａ・６８ａ）が設けられており、この把持爪６７ａ（６８ａ）によってカートリッジ３の把持突起３３が把持され、又は開放される。このように、支持部６６は、把持爪６７ａ（６８ａ）がカートリッジ３の把持突起３３を把持した状態でスライダ６５ｂに沿って上下動されることで、カートリッジ３を把持したまま上下移動させることができるように構成されている。

把持アーム６７・６８の内、一方の把持アーム６７は、主に塗料充填台５０に取り付けられた塗料充填済みのカートリッジ３を、塗料充填台５０から取り外して塗装装置４まで移送し、これを塗装装置４に取り付ける際に使用される。他方の把持アーム６８は、塗装装置４に取り付けられた空のカートリッジ３を、塗装装置４から取り外して塗料充填装置５まで移送し、これを塗料充填台５０に取り付ける際に使用される。

以上のように、カートリッジ交換装置６は、カートリッジ把持装置６４が連結部６５に垂直上下方向（Ｚ方向）に移動可能に支持され、連結部６５が基部６２に設けられた第二レール部材６３に沿って水平方向（Ｙ方向）に移動可能に支持され、さらに基部６２が第一レール部材６１に沿って水平方向（X方向）に移動可能に支持されている。つまり、本実施例のカートリッジ交換装置６は、カートリッジ把持装置６４が、基部６２及び連結部６５によって、Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向の三軸方向に移動可能に支持されており、把持アーム６７・６８によって支持されたカートリッジ３が、カートリッジ把持装置６４と同じくＸ方向・Ｙ方向・Ｚ方向の三軸方向に移動可能に構成されている。

本実施例では、カートリッジ把持装置６４は、Ｘ方向及びＹ方向の移動範囲が、塗料充填台５０・５０・・・の上方空間であって、少なくともＸ方向及びＹ方向の両端に位置する塗料充填台５０の間の上方空間内を往復動可能とされている。また、カートリッジ把持装置６４は、Z方向の移動範囲が、少なくとも把持アーム６７・６８によって支持されたカートリッジ３が塗装装置４及び塗料充填装置５等と接触しない位置まで上動され、また、カートリッジ把持装置６４は、少なくとも把持アーム６７・６８の把持爪６７ａ・６８ａによって塗装装置４及び塗料充填装置５に取り付けられたカートリッジ３の把持突起３３を把持できる位置まで下動される。

なお、各カートリッジ交換装置６を構成する基部６２、連結部６５（連結基部６５ａ及びスライダ６５ｂ）、把持アーム６７・６８（把持爪６７ａ・６８ａ）等は、図示せぬ駆動機構を介して上述したような所定動作が行われるように駆動制御されている。

ここで、自動塗装装置１におけるカートリッジ交換の制御機構について、以下に詳述する。
図１及び図２を参照しながら、自動塗装装置１においてカートリッジ３を交換する際の、各装置（塗装用ロボット２・塗装装置４・塗料充填装置５・カートリッジ交換装置６など）の制御機構について説明する。まず、塗装用ロボット２が操作されて、塗装装置４によって被塗装物に対して塗装が施された結果、カートリッジ３のタンク部３０内の塗料が空になると、塗装装置４による塗装が一旦中断され、塗装装置４が位置Ｐ１まで移動される。この塗装装置４は、カートリッジ３の把持突起３３が上方に位置する状態で停止される。

このとき、塗料充填装置５では、カートリッジ交換装置６によって、所定の塗料充填台５０から塗料充填済みのカートリッジ３が取り出されて、塗装装置４まで移送される。具体的には、まず、カートリッジ把持装置６４がＸ方向及びＹ方向に水平移動されて、空になった塗料と同色の塗料を供給する所定の塗料充填台５０の上方位置Ｐ２で停止される。本実施例では、カートリッジ交換装置６は、カートリッジ把持装置６４の一方の把持アーム６７が、所定の塗料充填台５０に取り付けられたカートリッジ３の垂直上方に位置するように停止される。

次いで、カートリッジ把持装置６４がＺ方向に垂直下方に移動され、一方の把持アーム６７によって塗料充填済みのカートリッジ３を把持可能な位置Ｐ３で停止される。カートリッジ把持装置６４が位置Ｐ３に位置する状態で、一方の把持アーム６７の把持爪６７ａによってカートリッジ３の把持突起３３が把持される。
そして、カートリッジ把持装置６４は、一方の把持アーム６７によって塗料充填済みのカートリッジ３を把持した状態のまま垂直上方に移動され、次いで塗装用ロボット２の方向へとＸ方向に水平移動されて、カートリッジ３の交換作業が行われる位置Ｐ４で停止される。位置Ｐ４では、カートリッジ交換装置６は、カートリッジ把持装置６４の他方の把持アーム６８が、塗装装置４に取り付けられたカートリッジ３の垂直上方に位置する状態で停止される。

このようにしてカートリッジ交換装置６によって塗料充填装置５から塗装装置４に移送された塗料充填済みのカートリッジ３は、塗装装置４に取り付けられた空のカートリッジ３が取り外された後に、塗装装置４に取り付けられる。まず、カートリッジ把持装置６４がＺ方向に上下動されて、他方の把持アーム６８によって空のカートリッジ３が把持されて塗装装置４から取り外される。次いで、カートリッジ把持装置６４がＹ方向に水平移動されて、一方の把持アーム６７が塗装装置４の垂直上方に位置する状態で停止され、再度Ｚ方向に上下動されることで、一方の把持アーム６７によって把持された塗料充填済みのカートリッジ３が塗装装置４に取り付けられる。

塗装装置４に塗料充填済みのカートリッジ３が取り付けられた後は、カートリッジ交換装置６によって空のカートリッジ３が塗料充填装置５まで移送され、所定の塗料充填台５０に取り付けられる。

ただし、自動塗装装置１におけるカートリッジ交換の制御機構は、塗装用ロボット２によって塗装装置４を位置Ｐ１で停止させた後に、カートリッジ交換装置６によって塗料充填装置５から塗料充填済みのカートリッジ３を塗装装置４まで移送させるように制御してもよい。また、カートリッジ３が交換される場合は、上述のように塗装装置４に取り付けられたカートリッジ３が空になった場合だけでなく、被塗装物に塗装する塗料の色を交換する場合にも行われる。

次に、カートリッジ把持装置６４における把持アーム６７・６８の取付構造について、以下に詳述する。
図３及び図４に示すように、本実施例のカートリッジ把持装置６４は、一方の把持アーム６７が、カートリッジ３を塗料充填台５０の軸方向（以下、かかる方向を「充填方向」という。）に押圧可能に支持部６６に取り付けられるとともに、他方の把持アーム６８が、一方の把持アーム６７によってカートリッジ３が押圧される際に、一方の把持アーム６７によるカートリッジ３の押圧を妨げない方向に支持部６６に対して変位可能に支持されている。

一方の把持アーム６７は、上述したように、主に塗料充填済みのカートリッジ３の供給用に使用され、供給側取付手段としてのばね部材７０によって支持部６６に取り付けられている。具体的には、一方の把持アーム６７は、ばね部材７０によって支持部６６に対する下方位置が位置決めされて支持部６６の下方に垂下されている。ばね部材７０としては、コイル状に形成された圧縮コイルスプリング等が用いられる。また、ばね部材７０には、図示せぬ棒状のストッパが設けられており、このストッパによって支持部６６に対する把持アーム６７の上方位置が規制されている。

このように、一方の把持アーム６７がばね部材７０を介して支持部６６に取り付けられることで、カートリッジ３を把持する際の把持アーム６７とカートリッジ３と間の衝撃を緩和できる。すなわち、把持アーム６７は、カートリッジ３に接触した際にカートリッジ３より衝撃を受けると、ばね部材７０が弾性変形して支持部６６に対して上方に相対移動されることによって、かかる衝撃が緩和される。なお、本実施例の一方の把持アーム６７は、下方から押し上げられるように押圧されると、ばね部材７０が一旦弾性変形されて上方に移動され、やがてばね部材７０の弾性力が押圧力を上回ると、それ以上は上方に移動されない。

他方の把持アーム６８は、上述したように、主に空のカートリッジ３の回収用に使用され、回収側取付手段としての棒状部材である支持ロッド７１によって支持部６６に取り付けられている。支持ロッド７１は、一端が支持部６６に穿設された挿通孔６６ａに挿通されて支持部６６の上方に突出され、他端が他方の把持アーム６８に接続されている。支持ロッド７１の支持部６６からの突出端には、ストッパ７２が取り付けられている。他方の把持アーム６８は、自重により支持部６６の下方に垂下され、ストッパ７２が支持部６６の上面に係止されて下方位置が位置決めされる。一方の把持アーム６７と他方の把持アーム６８の下方位置は、水平方向に略同じになるように調整されている。

また、挿通孔６６ａにはベアリング７３が設けられており、ベアリング７３が支持ロッド７１の外面に摺接して、支持ロッド７１が上下移動自在に支持されている。つまり、他方の把持アーム６８は、自重によって下方位置で位置決めされるとともに、下方から押し上げられると、支持ロッド７１の側面がベアリング７３に摺接されながら支持部６６に対して上方に相対移動される。

ところで、自動塗装装置１は、塗料充填装置５にて空のカートリッジ３に塗料を充填する際には、対象となるカートリッジ３が充填方向に押し込まれるようにして押圧される。これは、カートリッジ３のフィードチューブ３２と塗料充填台５０の塗料供給路５２や調整弁５４との接合部や、カートリッジ３側に設けられた図示せぬシンナ給排孔と塗料充填台５０側に設けられた図示せぬシンナ給排路の接合部などにおいて、塗料やシンナが漏出するのを防止しながらカートリッジ３に塗料を充填させるためである。

そのため、本実施例では、カートリッジ把持装置６４において、一方の把持アーム６７は、カートリッジ３を充填方向に押圧可能に支持部６６に取り付けられており、塗料充填装置５にて空のカートリッジ３に塗料を充填する際には、この一方の把持アーム６７によってカートリッジ３が塗料充填台５０に押し込まれ、他方の把持アーム６８は、一方の把持アーム６７がカートリッジ３を押圧する方向（充填方向）とは逆方向に摺動自在に支持部６６に取り付けられており、空のカートリッジ３に塗料を充填する際に、上方に待避して、一方の把持アーム６７による押圧を妨げないように構成されている。

具体的には、一方の把持アーム６７は、ばね部材７０の付勢力によってカートリッジ３を押圧可能に支持されるとともに、他方の把持アーム６８は、支持ロッド７１を介して上下摺動自在、かつ、支持部６６に対して上下位置を変位可能に支持されている。塗料充填装置５にて空のカートリッジ３に塗料を充填する際には、カートリッジ把持装置６４が一体に充填方向（Ｚ方向）に下動されることで、一方の把持アーム６７によってカートリッジ３が充填方向に押圧され、他方の把持アーム６８が、対象となるカートリッジ３に隣接するカートリッジ３（若しくは塗料充填台５０）に当接して、支持部６６に対して徐々に近接する方向（上方）に相対移動されて待避される。

図４を参照して、塗料充填装置５において空のカートリッジ３に塗料を充填する工程を説明すると、まず、塗料充填台５０に空のカートリッジ３が載置された状態で、カートリッジ把持装置６４が下動を開始され、カートリッジ３の上面に一方の把持アーム６７（把持爪６７ａ）の先端部が当接される。このとき、一方の把持アーム６７は、カートリッジ３に接触した際にカートリッジ３より衝撃を受けるが、ばね部材７０が弾性変形してその衝撃が緩和される。

カートリッジ把持装置６４の下動が継続されると、やがて一方の把持アーム６７を支持するばね部材７０の弾性力がカートリッジ３の押圧力を上回って、カートリッジ３が充填方向に沿って押し込まれ始め、カートリッジ３が塗料充填台５０に完全に押し込まれた状態まで、すなわちカートリッジ３に塗料を充填可能な状態まで押し込まれる。
このとき、他方の把持アーム６８は、塗料充填の対象となるカートリッジ３の上面に一方の把持アーム６７が当接されると同時に、対象となるカートリッジ３に隣接するカートリッジ３の上面に当接される。そして、カートリッジ把持装置６４が下動され続けることで、他方の把持アーム６８が上方に押圧され、支持ロッド７１が挿通孔６６ａを摺動して、支持部６６に近接する方向、すなわち垂直上方に相対位置が変動される。

以上のような構成とすることで、一方の把持アーム６７が、カートリッジ３を把持して移送させる他に、塗料充填の際にカートリッジ３を上方より押圧する押圧手段として用いられ、また、他方の把持アーム６８が、一方の把持アーム６７によるカートリッジ３の押圧を妨げない方向に変位可能に支持されているため、簡易な構成で、塗料を充填する対象となるカートリッジのみを精度よく押圧して、充填作業中の塗料の漏出等を防止できる。すなわち、カートリッジ３を押圧するための部材を別途設ける必要がなく、一方の把持アーム６７がかかる部材を兼ねることができるため構成が簡易であり、また一方の把持アーム６７の位置決めが容易であるため、カートリッジ１０３の軸中心からずれてカートリッジ１０３を押し込む力点がずれること等を防止できるとともに、カートリッジ３がかしむ等して、塗料やシンナが漏出するのを防止できる。

特に、本実施例におけるカートリッジ把持装置６４は、他方の把持アーム６８が、支持部６６に対して摺動自在に取り付けられた支持ロッド７１によって、一方の把持アーム６７がカートリッジ３を押圧する方向、すなわちカートリッジ３（塗料充填台５０）の軸心方向である充填方向とは逆方向に摺動自在に取り付けられているため、支持部６６が下方に移動されて、一方の把持アーム６７を下動させてカートリッジ３を充填方向に押し込む動作に連動して、他方の把持アーム６８が上方に摺動させて待避させることができるため、カートリッジへの塗料充填作業を一連の動作で行うことができ、作業効率を向上できる。

すなわち、本実施例におけるカートリッジ把持装置６４は、他方の把持アーム６８が、一端が支持部６６に穿設された挿通孔６６ａに挿通された支持ロッド７１に接続され、この支持ロッド７１の支持部６６からの突出端に設けられたストッパ７２によって、支持部６６からの自重落下が防止されるように支持されており、塗料充填装置５にて一方の把持アーム６７により塗料の充填方向にカートリッジ３を押圧する際に、このカートリッジ３に隣接する塗料充填台５０上のカートリッジ３に他方の把持アーム６８が当接し、一方の把持アーム６７によるカートリッジ３の押圧に伴って、他方の把持アーム６８が逆方向に押圧されて、摺動されるように構成されているため、例えば、他方の把持アーム６８を機械的に摺動させる駆動装置等が不要となり、支持部６６や把持アーム６７・６８を軽量かつコンパクトに構成することができる。

また、本実施例におけるカートリッジ把持装置６４は、一方の把持アーム６７の支持部６６に対する相対変位よりも、他方の把持アーム６８の相対変位の方が大きくなるように構成されている。このような構成とすることで、一方の把持アーム６７を緩衝手段としてのばね部材７０によって支持部６６に取り付けて、一方の把持アーム６７がカートリッジ３に当接した際の衝撃を緩衝させることができるとともに、他方の把持アーム６８を支持ロッド７１によって摺動自在に支持させることで、一方の把持アーム６７よりも他方の把持アーム６８を大きく変位させて、ばね部材７０の弾性力を利用してカートリッジ３を充填方向に確実に押し込むことができる。

なお、把持アーム６７・６８の取付手段としてのばね部材７０や支持ロッド７１等の構成は、上述した実施例に限定されない。例えば、他方の把持アーム６８の取付手段を、上述した支持ロッド７１の代わりに弾性力を有するばね部材より形成してもよい。ただし、他方の把持アーム６８をばね部材により支持するように構成した場合には、一方の把持アーム６７を支持するばね部材７０よりも弾性力が小さいものが用いられ、一方の把持アーム６７によるカートリッジ３の押圧を妨げないような構成とされる。

また、本実施例の自動塗装装置１を構成する、塗装用ロボット２、塗装装置４、塗料充填装置５、カートリッジ交換装置６、及びカートリッジ把持装置６４は、上述した実施例の構成に限定されない。特に、カートリッジ交換装置６においては、ロボットアーム等の先端部にカートリッジ把持装置６４を固定して取り付けられてもよい。

本発明の一実施例に係る自動塗装装置の全体的な構成を示した側面図。塗料充填装置及びカートリッジ交換装置の正面図。カートリッジ把持装置の正面図。カートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図。従来のカートリッジ把持装置の正面図。従来のカートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図。同じく従来のカートリッジ把持装置による塗料充填作業の状態を表す図。

符号の説明

１自動塗装装置
３カートリッジ
４塗装装置（塗装部）
５塗料充填装置（塗料充填部）
６カートリッジ交換装置（カートリッジ交換部）
６４カートリッジ把持装置
６６支持部
６７一方の把持アーム（一方の把持部）
６８他方の把持アーム（他方の把持部）
７０ばね部材（供給側取付手段）
７１支持ロッド（回収側取付手段）

Claims

塗料を充填したカートリッジが交換可能に取り付けられ、被塗装物に塗装を施す塗装部と、
該塗装部に連設され、カートリッジに塗料を充填する塗料充填部と、
該塗料充填部から塗料充填済みのカートリッジを前記塗装部まで移送し、前記塗装部に取り付けられた空のカートリッジを塗料充填済みのカートリッジに交換するとともに、前記塗装部から空のカートリッジを前記塗料充填部まで移送するカートリッジ交換部とを具備してなる自動塗装装置であって、
前記カートリッジ交換部は、
前記塗装部と塗料充填部との間を移動可能に設けられた支持部と、
該支持部に取付手段を介して取り付けられ、前記カートリッジを把持可能な一対の把持部とを具備してなり、
前記取付手段は、
一方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、前記塗料充填部にて空のカートリッジに塗料を充填する際に、一方の把持部によって塗料の充填方向にカートリッジを押圧可能に支持する供給側取付手段と、
他方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、一方の把持部によってカートリッジを押圧する際に、一方の把持部によるカートリッジの押圧を妨げない方向に他方の把持部を変位可能に支持する回収側取付手段とを有することを特徴とする自動塗装装置。
前記回収側取付手段は、他方の把持部を前記支持部に取り付けるとともに、一方の把持部がカートリッジを押圧する方向とは逆方向に摺動自在に支持することを特徴とする請求項１に記載の自動塗装装置。
前記供給側取付手段は、カートリッジを押圧する際に一方の把持部を前記支持部に対して変位させる緩衝手段を有し、
該緩衝手段による一方の把持部の前記支持部に対する変位よりも、前記回収側取付手段による他方の把持部の前記支持部に対する変位の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載の自動塗装装置。
前記塗装充填部は、色数毎に設けられ、カートリッジが着脱可能に取り付けられる複数の塗料充填台を配設しており、
前記回収側取付手段は、
前記支持部に穿設された挿通孔と、
一端が該挿通孔に挿通され、他端が他方の把持部と接続されるロッドと、
該ロッドに設けられ、他方の把持部の自重落下を防止するストッパとを具備してなり、
前記塗料充填部にて一方の把持部により塗料の充填方向にカートリッジを押圧する際に、該カートリッジに隣接する塗料充填台上のカートリッジに他方の把持部が当接し、一方の把持部によるカートリッジの押圧に伴って、他方の把持部が逆方向に押圧されて、摺動されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動塗装装置。
塗料を充填したカートリッジが交換可能に取り付けられ、被塗装物に塗装を施す塗装部と、
該塗装部に連設され、カートリッジに塗料を充填する塗料充填部と、
前記カートリッジを把持可能な一対の把持部が設けられ、前記塗料充填部から塗料充填済みのカートリッジを前記塗装部まで移送し、前記塗装部に取り付けられた空のカートリッジを塗料充填済みのカートリッジに交換するとともに、前記塗装部から空のカートリッジを前記塗料充填工程にまで移送するカートリッジ交換部とを具備してなる自動塗装装置における自動塗装方法であって、
前記塗料充填部にて空のカートリッジに塗料を充填する際に、前記一方の把持部にてカートリッジを塗料の充填方向に押圧するとともに、一方の把持部によってカートリッジを押圧する際に、一方の把持部によるカートリッジの押圧を妨げない方向に、他方の把持部を前記支持部に対して変位させることを特徴とする自動塗装方法。