JP5325964B2

JP5325964B2 - マスキング治具を用いたマスキング装置

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Publication number: JP5325964B2
Application number: JP2011250690A
Authority: JP
Inventors: 満廣奥田
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: US8839834B2; DE102012022054A1; JP2013103211A; CN103111405A; DE102012022054B4; US20130118689A1

Description

本発明は、マスキング治具を用いて行う塗装前のマスキング作業を、ロボットで行うマスキング装置に関する。

塗装対象物への塗装前に、非塗装部位を予め被覆するいわゆるマスキングを行う際は、マスキングテープ又はマスキング治具等を該非塗装部位に取り付けることが一般的である。例えば特許文献１には、「装作業において、塗装したくない箇所がある場合には、その箇所にマスキングテープ等のマスキング材を貼着してから全体を塗装し、塗装後にマスキングテープを剥離する方法が効率的である」と記載されている。

マスキングシートを用いたマスキング方法も周知である。例えば特許文献２には、「機体１を洗浄、塗装する際に、洗浄液や塗料などの異物から搭載電子部品などの精密装置を保護すべく、伸縮性及び粘着性を有しかつ繰り返し使用可能なマスキングシート１０にて、前記精密装置に連通する機体孔５を覆う」と記載されている。

また、マグネット体によってマスキング部材を位置決めする技術も周知である。例えば特許文献３には、「マスクをマグネット体で被塗装物の所定面にズレ動かないよう確実に位置決め被着でき、また、マグネット体を備えるだけの簡単な構成でマスク共々被塗装物を位置ズレさせないよう位置決め配置することができる」と記載されている。

特開平２０００−７０８００号公報特開２００４−２０２３４８号公報特開平６−９９１１８号公報

本願発明は、マスキング治具を用いたマスキング作業をロボットによって行うマスキング装置を提供するものである。しかし、マスキング治具を接着剤等によりワークに取り付ける作業をロボットで行う場合、供給されたワークを取出す工程、ワークを所定の位置に位置決めする工程、ワークに接着剤を塗布する工程、ワークに取り付けるべきマスキング治具を取出す工程、マスキング治具をワークに取り付ける工程、マスキング治具を取り付けたワークを払い出す工程等を含む一連の工程をロボットで逐次的に行う必要があり、マスキング作業のサイクルタイムが長くなってしまう虞がある。

そこで本発明は、マスキング治具を用いたマスキング作業をロボットにより効率的に行うことができるマスキング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願第１の発明は、対象物を把持するための対象物把持手段を有する第１のロボットと、マスキング治具を把持するためのマスキング治具保持手段を有する第２のロボットと、前記第１のロボットの前記対象物把持手段に把持された対象物に接着剤を塗布するための塗布装置と、を備え、前記第２のロボットの前記マスキング治具保持手段によって保持されたマスキング治具を、前記第１のロボットの前記対象物把持手段により把持された前記対象物の、前記塗布装置によって接着剤が塗布されたマスキング部位に、前記第１のロボット及び前記第２のロボットの何れか一方の動作、又は両者の動作により取り付けるように構成したことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１のロボットは、前記第２のロボットの前記マスキング治具保持手段によって保持されているマスキング治具の把持ズレを検出する第１の検出手段を備え、前記第１の検出手段で検出されたマスキング治具の把持ズレに基づいて、前記マスキング治具と前記対象物の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物のマスキング部位にマスキング治具を取り付けるようにしたことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第２のロボットは、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている前記対象物の把持ズレを検出する第２の検出手段を備え、前記第２の検出手段で検出された対象物の把持ズレに基づいて、前記塗布装置と前記対象物の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するようにしたことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記塗布装置は前記第２のロボットに搭載され、前記対象物把持手段によって対象物を把持している前記第１のロボットと、前記塗布装置を搭載した前記第２のロボットのいずれか一方の動作、或いは両方の動作により、前記塗布装置と前記対象物とを相対的に動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するように構成したことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第５の発明は、第１〜第３の発明において、前記塗布装置は、前記第１のロボットの作業領域内の所定位置に設置され、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって前記対象物を把持して取出し、取出した該対象物を前記塗布装置に対して動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するように構成したことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記第１のロボット及び前記第２のロボットが共有する共通作業領域内に設置された仮置き台を備え、前記第２のロボットは、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている前記対象物の把持ズレを検出する第２の検出手段を備え、前記第２の検出手段により検出された、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている対象物の把持ズレに基づいて、前記第１のロボットが前記対象物と前記仮置き台との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物を前記仮置台に置き、前記塗布装置を搭載した前記第２のロボットにより、前記塗布装置を前記仮置き台上の前記対象物に対して相対的に動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布し、前記第２のロボットによって前記マスキング治具を取出し、取出した該マスキング治具を、前記仮置き台に置かれた前記対象物の、接着剤が塗布されたマスキング部位に取り付けるようにしたことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第７の発明は、第６の発明において、前記第２のロボットの前記第２の検出手段によって、前記仮置き台に置かれた前記対象物の位置ズレを検出し、前記第２の検出手段により検出された位置ズレに基づいて、前記第２のロボットが前記塗布装置と前記仮置き台上の前記対象物との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って前記対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するようにしたことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第８の発明は、第１〜第７の発明において、前記接着剤は、水溶性でありかつ含有水分の減少によって粘性が増加する性質を有するものであり、前記マスキング治具は吸水性を有する材料から作製されることを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第９の発明は、第１〜第８の発明において、供給された対象物の位置姿勢を検出する第３の検出手段を備え、前記第３の検出手段に基づき検出された位置姿勢に基づいて、前記第１のロボットが位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行って、前記対象物を取出すことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

第１０の発明は、第１〜第９の発明において、供給されたマスキング治具の位置姿勢を検出する第４の検出手段を備え、前記第４の検出手段に基づき検出された位置姿勢に基づいて、前記第２のロボットが位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行って、前記マスキング治具を取出すことを特徴とする、マスキング装置を提供する。

本発明によれば、マスキングに必要な作業工程を第１のロボットと第２のロボットに振り分け、同時に作業させることができるので、トータルの作業時間すなわちサイクルタイムを短縮することができる。

第２のロボットに保持されているマスキング治具の把持ズレを検出する第１の検出手段を第１のロボットに設けることにより、第２のロボットが把持しているマスキング治具の把持ズレを検出し、正確な位置へのマスキング治具の取り付けができるようになる。

第１のロボットに把持されている対象物の把持ズレを検出する第２の検出手段を第２のロボットに設けることにより、第１のロボットが把持している対象物の把持ズレを検出し、正確な位置への接着剤の塗布ができるようになる。

第１のロボット及び第２のロボットが共有する共通作業領域内に仮置き台を設けることにより、第１のロボットが把持しているためにマスキング治具を貼れないマスキング箇所がある場合でも、該仮置き台を使用することによって、マスキング治具を効率的に取り付けることができる。

対象物に塗布する接着剤が水溶性であり、かつ含有水分の減少によって粘性が増加する性質を有するものであって、かつマスキング治具に吸水性のある材質を用いることによって、マスキング治具の取り付けや把持に要する時間を短縮することができる。

第１のロボットに取り付けた第１の検出手段でワークを検出している状態を示す図である。第１のロボットでワークを把持した状態を示す図である。第２のロボットに取り付けた第２の検出手段で、第１のロボットが把持しているワークを検出している状態を示す図である。ワークに接着剤を塗布している状態を示す図である。第２のロボットに取り付けた第２の検出手段で、マスキング治具を検出している状態を示す図である。第２のロボットでマスキング治具を保持した状態を示す図である。第１のロボットに取り付けた第１の検出手段で、第２のロボットに把持されているマスキング治具を検出している状態を示す図である。第１及び第２のロボットを操作して、ワークにマスキング治具を取り付けている状態を示す図である。マスキング治具が取り付けられたワークを所定の場所に払い出した状態を示す図である。本発明の応用例を示す図である。本発明の一実施形態に係るマスキング装置を用いたマスキング作業の手順を示すフローチャートである。図１１の他の手順を示すフローチャートである。

以下、本願発明の好適な実施形態を、図１〜図１０及びフローチャート（図１１、図１２）を参照しつつ説明する。なお本願発明は、マスキング治具を用いたマスキング作業を複数台のロボット（図示例では２台）を用いて行うことを要旨とする。

図１〜図８は、マスキング装置を用いたマスキング作業の流れを示している。先ず図１に示すように、第１のロボット１０の可動部に第１の検出手段（図示例ではビジョンセンサ）１２を取り付け、第１の検出手段１２によってマスキング対象物であるワーク１４を検出する（図１１のステップＳ１）。具体的には、第１のロボット１０に設けた対象物把持手段（図示例ではハンド１６）によってワーク１４を把持するために、第１の検出手段によってワーク１４の画像を撮像して、画像処理等によってワーク１４の位置や姿勢を測定する。

次に、図２に示すように、第１のロボット１０を用いてワーク１４を取り出す（図１１のステップＳ２）。例えば、第１のロボット１０のハンド１６によってワーク１４の予め定めた部位１８（図１参照）を把持し、後述する作業に適した所定の高さまで引き上げる。

次に、図３に示すように、第１のロボット１０に把持された状態のワーク１４が、予め定めた位置及び姿勢となっているかを検出する（図１１のステップＳ３）。本願明細書では、把持された状態のワーク１４が、前記予め定めた位置又は姿勢となっていない場合を「把持ズレ」と称する。例えばワーク１４の把持ズレは、図３に示すように、第１のロボット１０とは異なる第２のロボット２０に取り付けた第２の検出手段（図示例ではビジョンセンサ）２２によってワーク１４を撮像し、そのデータを第１のロボット１０に転送することにより検出することができる。

次に、図４に示すように、接着剤の塗布装置２４を用いて、第１のロボット１０に把持されたワーク１４の所定部位（後述するマスキング治具を取り付けるべき部位）に接着剤を塗布する（図１１のステップＳ４）。この塗布作業は、塗布装置２４を第２のロボット２０に設けてロボット１０、２０を相対移動させて行ってもよいし、塗布装置２４を他の固定部位に設けて第１のロボット１０を移動させて行ってもよい。またステップＳ３において把持ズレが確認された場合は、ステップＳ４の塗布作業において、該把持ズレを補正するように、具体的にはワーク１４塗布装置２４の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行うように、ロボット１０、２０の少なくとも一方を動作させることができる。

図５及び図６は、第２のロボット２０によるマスキング治具２６の取出しを説明する図である。先ず図５に示すように、第２の検出手段２２によって、所定の場所に配置されているマスキング治具２６（図示例では積み重ねた状態でトレイ２８に格納されている板状の部材）を検出し、その位置及び姿勢を測定する。次に図６に示すように、第２のロボット２０の先端に取り付けた吸着手段３０やハンド等の把持手段等の、マスキング治具保持手段によってマスキング治具２６を取り出す。

マスキング治具２６を第２のロボット２０で取り出すステップ（Ｓ５）は、後述するステップＳ６の前までに完了していればよく、故に図１１に示すように、ステップＳ２が終了するまで、或いは、マスキング作業の他の形態を示す図１２のように、ステップＳ４と並行して行うことができる。但し、塗布装置２４を第２のロボット２０に取り付けてステップＳ４の塗布作業を行う場合は、ステップＳ５はステップＳ２が終了するまでに行われる（図１１）。一方、塗布装置２４を第１のロボット１０の作業領域内の所定位置に設置する場合、ステップＳ５は図１１のようにステップＳ２が終了するまでに行ってもよいし、図１２のようにステップＳ４と並行して行ってもよい。このように本願発明では、第２のロボット２０によるマスキング治具の取出し作業を、第１のロボットによるワークの検出・取出し又は接着剤の塗布と並行して行うことができるので、サイクルタイムを短縮することができる。

次のステップＳ６では、図７に示すように、第２のロボット２０に把持された状態のマスキング治具２６が、予め定めた位置及び姿勢となっているかを検出する。本願明細書では、把持された状態のマスキング治具２６が、前記予め定めた位置又は姿勢となっていない場合も「把持ズレ」と称する。例えばマスキング治具２６の把持ズレは、図７に示すように、第１のロボット１０に取り付けた第１のビジョンセンサ１２によってマスキング治具２６を撮像することによって検出することができる。

次に、図８に示すように、第１のロボット１０と第２のロボット２０とを互いに相対移動させて、第２のロボット２０で把持しているマスキング治具２６を、第１のロボット１０で把持しているワーク１４の所定部位に取り付け（接着剤が塗布された部位に貼り付け）る（ステップＳ７）。なおステップＳ６においてマスキング治具２６の把持ズレが確認された場合は、ステップＳ７の取り付け作業において、該把持ズレを補正するように、具体的にはマスキング治具２６とワーク１４の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行うように、ロボット１０、２０の少なくとも一方を動作させることができる。本願発明では、このようにマスキング治具２６の取り付け作業において、一方のロボット（第１のロボット１０）がワーク１４を把持し、他方のロボット（第２のロボット２０）がマスキング治具２６を把持して、一方のロボットの検出手段によって他方のロボットの把持状態を検出して位置補正等を行った上でマスキング治具２６をワーク１４に取り付けるという構成が実現できるので、取り付けに要する時間を短縮することができる。

最後に、図９に示すように、マスキング治具２６が貼り付けられたワーク１４を、第１のロボット１０の動作によって所定の場所３２に移動させる動作（いわゆる払い出し）を行う（ステップＳ８）。なお図９は、ワーク１４に３つのマスキング治具２６を取り付けた例を示しているが、マスキング治具の形状や個数はワークの形状等に応じて種々変更可能である。

図１０は、本願発明の応用例を示している。第１のロボット（図示せず）及び第２のロボット２０が共有する共通作業領域内に仮置き台３４が設置される。先ず第１のロボットにより取出されてロボットハンド１６（図２参照）等の対象物把持手段で把持されているワーク１４の把持ズレに基づいて、第１のロボットがワーク１４と仮置き台３４との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、ワーク１４を仮置き台３４に載置する。次に、塗布装置２４を搭載した第２のロボット２０により、塗布装置２４を仮置き台３４上のワーク１４に対して相対的に動かして、ワーク１４のマスキング部位（接着剤塗布部位）に接着剤を塗布する。次に、第２のロボット２０によって、マスキング治具２６を取出し、該マスキング治具２６を、仮置き台３４に置かれたワーク１４の、接着剤が塗布されたマスキング部位に貼り付ける。

仮置き台３４を設けることにより、第１のロボット２０が把持しているためにマスキング治具を貼れない場合、より具体的には第１のロボット１０のハンド１６が干渉してワーク１４のマスキング部位にマスキング治具２６を取り付けることができないような場合でも、仮置き台３４に一旦ワーク１４を載置することによって、マスキング治具２６を適切に取り付けることができるようになる。

また図１０の形態において、第２のロボット２０に搭載した第２の検出手段２２によって、仮置き台３４に置かれたワーク１４の位置ズレを検出することもできる。この場合、第２の検出手段２２により検出された位置ズレに基づいて、第２のロボット２０が塗布装置２４と仮置き台３４上のワーク１４との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、ワーク１４のマスキング部位（接着剤塗布部位）に接着剤を塗布することができる。

なお上述の実施形態では、第１のロボット１０に取り付けた第１の検出手段１２が、供給されたワーク１４の位置姿勢（位置及び姿勢）の検出（ステップＳ１）と、第２のロボット２０が把持しているマスキング治具２６の把持ズレ検出（ステップＳ６）とを兼ねているが、両検出機能を別の検出手段で行ってもよい。例えば、供給されたワークの位置姿勢（位置ズレ）を検出する別途の第３の検出手段（図示せず）を適当な固定部位等に設置し、該第３の検出手段に基づき検出された位置ズレに基づいて、第１のロボット１０が位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行なって、検出されたワークを取出すこともできる。

また上述の実施形態では、第２のロボット２０に取り付けた第２の検出手段２２が、供給されたマスキング治具２６の位置姿勢（位置及び姿勢）の検出（ステップＳ５）と、第１のロボット１０が把持しているワーク１４の把持ズレ検出（ステップＳ３）とを兼ねているが、両検出機能を別の検出手段で行ってもよい。例えば、供給されたマスキング治具２６の位置姿勢（位置ズレ）を検出する別途の第４の検出手段（図示せず）を適当な固定部位等に設置し、該第４の検出手段に基づき検出された位置ズレに基づいて、第２のロボット２０が位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行なって、検出されたマスキング治具を取出すこともできる。

なお、ワークに塗布する接着剤は、水溶性でありかつ含有水分の減少によって粘性が増加する性質のものとし、一方マスキング治具は、吸水性を有する材料から作製されることが好ましい。このようにすれば、マスキング治具がワークの接着剤塗布部位に接触してから該ワークに接着固定されるまでの時間が、他の接着剤を使用した場合より短くなるので、第１のロボット及び第２のロボットによってワーク及びマスキング治具を互いに動かないように保持する時間を短縮することができる。

１０第１のロボット
１２第１の検出手段
１４ワーク
１６ロボットハンド
２０第２のロボット
２２第２の検出手段
２４塗布装置
２６マスキング治具
２８トレイ
３０吸着手段
３４仮置き台

Claims

対象物を把持するための対象物把持手段を有する第１のロボットと、
マスキング治具を把持するためのマスキング治具保持手段を有する第２のロボットと、
前記第１のロボットの前記対象物把持手段に把持された対象物に接着剤を塗布するための塗布装置と、を備え、
前記第２のロボットの前記マスキング治具保持手段によって保持されたマスキング治具を、前記第１のロボットの前記対象物把持手段により把持された前記対象物の、前記塗布装置によって接着剤が塗布されたマスキング部位に、前記第１のロボット及び前記第２のロボットの何れか一方の動作、又は両者の動作により取り付けるように構成したことを特徴とする、マスキング装置。
前記第１のロボットは、前記第２のロボットの前記マスキング治具保持手段によって保持されているマスキング治具の把持ズレを検出する第１の検出手段を備え、
前記第１の検出手段で検出されたマスキング治具の把持ズレに基づいて、前記マスキング治具と前記対象物の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物のマスキング部位にマスキング治具を取り付けるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のマスキング装置。
前記第２のロボットは、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている前記対象物の把持ズレを検出する第２の検出手段を備え、
前記第２の検出手段で検出された対象物の把持ズレに基づいて、前記塗布装置と前記対象物の相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するようにしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のマスキング装置。
前記塗布装置は前記第２のロボットに搭載され、
前記対象物把持手段によって対象物を把持している前記第１のロボットと、前記塗布装置を搭載した前記第２のロボットのいずれか一方の動作、或いは両方の動作により、前記塗布装置と前記対象物とを相対的に動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスキング装置。
前記塗布装置は、前記第１のロボットの作業領域内の所定位置に設置され、
前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって前記対象物を把持して取出し、取出した該対象物を前記塗布装置に対して動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスキング装置。
前記第１のロボット及び前記第２のロボットが共有する共通作業領域内に設置された仮置き台を備え、
前記第２のロボットは、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている前記対象物の把持ズレを検出する第２の検出手段を備え、
前記第２の検出手段により検出された、前記第１のロボットの前記対象物把持手段によって把持されている対象物の把持ズレに基づいて、前記第１のロボットが前記対象物と前記仮置き台との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って、前記対象物を前記仮置き台に置き、前記塗布装置を搭載した前記第２のロボットにより、前記塗布装置を前記仮置き台上の前記対象物に対して相対的に動かして該対象物のマスキング部位に接着剤を塗布し、前記第２のロボットによって前記マスキング治具を取出し、取出した該マスキング治具を、前記仮置き台に置かれた前記対象物の、接着剤が塗布されたマスキング部位に取り付けるようにしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のマスキング装置。
前記第２のロボットの前記第２の検出手段によって、前記仮置き台に置かれた前記対象物の位置ズレを検出し、前記第２の検出手段により検出された位置ズレに基づいて、前記第２のロボットが前記塗布装置と前記仮置き台上の前記対象物との相対位置の補正、或いは相対位置及び相対姿勢の補正を行って前記対象物のマスキング部位に接着剤を塗布するようにしたことを特徴とする、請求項６に記載のマスキング装置。
前記接着剤は、水溶性でありかつ含有水分の減少によって粘性が増加する性質を有するものであり、前記マスキング治具は吸水性を有する材料から作製されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマスキング装置。
供給された対象物の位置姿勢を検出する第３の検出手段を備え、
前記第３の検出手段に基づき検出された位置姿勢に基づいて、前記第１のロボットが、前記第１のロボットそれ自体の位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行って、前記対象物を取出すことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマスキング装置。
供給されたマスキング治具の位置姿勢を検出する第４の検出手段を備え、
前記第４の検出手段に基づき検出された位置姿勢に基づいて、前記第２のロボットが、前記第２のロボットそれ自体の位置補正、或いは位置補正及び姿勢補正を行って、前記マスキング治具を取出すことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマスキング装置。