JP5585553B2 - 塗装システムおよびドア開閉用ロボットの開閉ハンド - Google Patents

Description

この発明は、塗装システムおよびドア開閉用ロボットの開閉ハンドに関し、特に、ドア開閉用ロボットを備えた塗装システムおよび塗装システムにおけるドア開閉用ロボットの開閉ハンドに関する。

従来、ドア開閉用ロボットを備えた塗装システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、車体を搬送する車体搬送装置と、車体のドア（サイドドア）の開閉を行うとともに、ドアの内側部の塗装を行うドア開閉塗装用ロボットと、ドア開閉塗装用ロボットを車体の搬送方向に沿って走行可能に支持する走行装置とを備えた塗装システムが開示されている。この特許文献１による塗装システムでは、搬送される車体に伴って走行装置によりドア開閉塗装用ロボットを移動させながら、ドア開閉塗装用ロボットにより車両のドアを開放し、ドアの内側部の塗装を行い、ドアを閉めるように構成されている。なお、この特許文献１のように１台のロボットによりドアの内側部の塗装とドアの開閉とを行うように構成する場合には、ドアの開放状態を保持するための専用の治具を予め車体に取り付ける工程が必要となる。このため、従来では、専用の治具を用いることなくドアの開放状態を保持するために、ドアの開閉およびドア開放状態の保持を行うためのドア開閉用ロボットと、ドアの内側部の塗装を行うための塗装用ロボットとを個別に設ける構成も知られている。この場合には、塗装用ロボットとドア開閉用ロボットとの両方を走行装置により走行可能に構成する必要がある。

ＷＯ２００８／１０８４０１

しかしながら、上記特許文献１による塗装システムでは、ドア開閉塗装用ロボットを走行させるための走行装置を設ける必要があるため、その分、塗装ブースの構造が複雑化および大型化するとともに、走行装置のメンテナンスも必要になるという問題点がある。また、従来知られている、塗装用ロボットとドア開閉用ロボットとを個別に設け、かつ、走行装置を用いる構成においても、上記特許文献１と同様、走行装置を設けることに起因する塗装ブースの複雑化および大型化ならびに走行装置のメンテナンスの必要性などの問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、走行装置を用いることなくドアの内側部の塗装を行うことが可能な塗装システムおよび塗装システムにおけるドア開閉用ロボットの開閉ハンドを提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による塗装システムは、車体を搬送する車体搬送装置と、第１高さ位置に固定的に設置され、車体搬送装置による車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体のドア内部を少なくとも塗装する塗装用ロボットと、第１高さ位置とは異なる第２高さ位置に固定的に設置されるとともに塗装用ロボットと作業範囲がオーバーラップ可能なように構成され、車体搬送装置による車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体のドアの開閉およびドア開放状態の保持を行うドア開閉用ロボットとを備え、ドア開閉用ロボットは、車体のドアの開閉を行うための開閉ハンドを含み、開閉ハンドは、内部に複数の永久磁石が積層された筒状でかつ棒状の吸着具を有するとともに、吸着具により車体のドアを吸着して開閉するように構成されており、筒状でかつ棒状の吸着具は、筒状でかつ棒状の吸着具の内部に積層された複数の永久磁石の中心軸である長軸回りに回転可能に構成されている。

この第１の局面による塗装システムでは、上記のように、第１高さ位置に固定的に設置され、車体搬送装置による車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体のドア内部を少なくとも塗装する塗装用ロボットと、第１高さ位置とは異なる第２高さ位置に固定的に設置されるとともに塗装用ロボットと作業範囲がオーバーラップ可能なように構成され、車体搬送装置による車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体のドアの開閉およびドア開放状態の保持を行うドア開閉用ロボットとを設けることによって、塗装用ロボットおよびドア開閉用ロボットを移動させることなく車体のドア内部を塗装することができるので、走行装置を用いることなくドアの内側部の塗装を行うことができる。また、第１高さ位置に設置された塗装用ロボットの作業範囲と、第１高さ位置とは異なる第２高さ位置に設置されたドア開閉用ロボットとの作業範囲をオーバーラップさせることができるので、車体のドア内部の塗装作業とドア開放状態の保持動作とを容易に行うことができる。この結果、この第１の局面による塗装システムでは、走行装置を設ける必要がないので、走行装置のメンテナンス作業が不要になるとともに、塗装ブースの構造の簡素化および小型化を図ることができる。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、ドア開閉用ロボットは、水平多関節型のロボットである。このように構成することによって、水平多関節型のロボットに特徴的な水平方向におけるアームの折り畳みおよび展開によって、ドア開閉用ロボットの可動範囲を水平方向に広くすることができる。この結果、ドア開閉用ロボットを固定的に設置する構成においても、容易に、車体搬送装置による車体の搬送動作に追従して車体のドアの開閉動作およびドア開放状態の保持動作を行うことができる。

この場合において、好ましくは、ドア開閉用ロボットは、ドア開閉用ロボットの手先位置が車体搬送装置により搬送される車体のドアの高さ位置と略等しくなる第２高さ位置に配置されている。このように構成すれば、水平多関節型のドア開閉用ロボットを水平方向に駆動させるだけで車体のドアの開閉動作を行うことができるので、水平多関節型のドア開閉用ロボットに鉛直方向の駆動軸を設ける必要がない。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、塗装用ロボットは、車両の塗装ブースの側壁の第１高さ位置に壁掛けで固定的に設置されるとともに、ドア開閉用ロボットは、車両の塗装ブースの側壁の第２高さ位置に壁掛けで固定的に設置されている。このように構成すれば、走行装置や塗装用ロボットおよびドア開閉用ロボットを支持するための支柱などを塗装ブース内に設ける必要がないので、車両から塗装ブースの側壁までの距離を小さくすることができる。その結果、塗装ブース全体を小型化することができる。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、塗装用ロボットが設置される第１高さ位置は、第２高さ位置よりも上方に配置されている。このように構成すれば、第２高さ位置に設置されるドア開閉用ロボットよりも上方の第１高さ位置から塗装用ロボットによる塗装を行うことができる。この際、空調設備によりダウンフロー（上方から下方に向かう気流）が形成される塗装ブース内では、上方の第１高さ位置から下方に向かって塗装用ロボットによる塗料の吹き付けなどの塗装作業を行うことにより塗料の密着性を良くすることができるので、塗装作業の作業性を向上させることができる。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、ドア開閉用ロボットの水平方向でかつ車体の搬送方向の可動範囲は、車体のドア内部を塗装用ロボットが塗装する間に車体搬送装置が車体を移動させる距離よりも大きい。このように構成すれば、走行装置を設けずに塗装用ロボットおよびドア開閉用ロボットを固定的に設置する構成においても、車体搬送装置による車体の搬送を一時停止させたり、または車体の搬送速度を変化させたりすることなく、車体を一定速度で連続的に搬送させながら車体のドア内部の塗装作業を実施することができる。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、ドア開閉用ロボットは、車体搬送装置の搬送方向に搬送される車体のドアの位置がドア開閉用ロボットの設置位置よりも搬送方向に進んだ状態で、ドア開放状態の保持を行うことが可能なように構成されている。このように構成すれば、搬送される車体がドア開閉用ロボットの設置位置よりも搬送方向の下流側に進んだ状態でも塗装作業を行うことができる。この結果、ドア開閉用ロボットの設置位置よりも上流側でのみ塗装作業を行う場合と比較して長距離にわたるドア開放状態の保持を行うことが容易になるので、ロボットを大型化することなく、塗装作業に必要な時間分のドア開放状態の保持を容易に継続することができる。

上記第１の局面による塗装システムにおいて、好ましくは、吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部は、隣接する永久磁石同士の同一の磁極が積層方向に沿って互いに向かい合うようにして積層されている。このように構成すれば、吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部が互いに反発し合うように積層されるので、この同一の磁極が向かい合う部分でそれぞれ向かい合う磁界を形成することができる。これにより、複数の磁界が積層方向に配列されるので、吸着具の部位（中間部分か先端部分か）による吸着力のばらつきを小さくすることができる。この結果、吸着力のばらつきの小さい吸着具を有する開閉ハンドによって、吸着具の吸着部位に関わらず安定してドアの吸着を行うことができるので、ドア開閉用ロボットによる車体のドアの開閉作業をより確実に行うことができる。

この場合において、好ましくは、開閉ハンドは、車体のドアを検知するための機械式センサをさらに有する。ここで、たとえば車体のドアを検知するために近接センサなどを用いる場合には、吸着具の磁力が近接センサの検出精度に影響を及ぼす一方、本発明のように開閉ハンドに車体のドアを検知するための機械式センサを設ければ、吸着具の磁力が検出精度に影響を及ぼすのを防止することができる。

この発明の第２の局面によるドア開閉用ロボットの開閉ハンドは、塗装システムにおける車体のドア開閉用ロボットに用いられる車体のドアの開閉ハンドであって、内部に複数の永久磁石が積層された筒状でかつ棒状を有する吸着具を備えるとともに、吸着具により車体のドアを吸着して開閉するように構成され、吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部は、隣接する永久磁石同士の同一の磁極が積層方向に沿って互いに向かい合うようにして積層されており、筒状でかつ棒状の吸着具は、筒状でかつ棒状の吸着具の内部に積層された複数の永久磁石の中心軸である長軸回りに回転可能に構成されている。

この第２の局面によるドア開閉用ロボットの開閉ハンドでは、上記のように、吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部を、隣接する永久磁石同士の同一の磁極が積層方向に沿って互いに向かい合うようにして積層することによって、吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部が互いに反発し合うように積層されるので、この同一の磁極が向かい合う部分でそれぞれ向かい合う磁界を形成することができる。これにより、複数の磁界が積層方向に配列されるので、吸着具の部位（中間部分か先端部分か）による吸着力のばらつきを小さくすることができる。この結果、吸着力のばらつきの小さい吸着具を有する開閉ハンドによって、吸着具の吸着部位に関わらず安定してドアの吸着を行うことができるので、ドア開閉用ロボットによる車体のドアの開閉作業をより確実に行うことができる。

本発明の第１実施形態による塗装システムの全体構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示した第１実施形態による塗装システムの正面図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムの開閉ハンドを示す模式図である。 図３に示した第１実施形態による塗装システムの開閉ハンドによるドアの開閉を説明するための模式図である。 図３に示した第１実施形態による塗装システムの開閉ハンドの吸着具を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムのドア開放動作を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムの動作におけるドア開放状態を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムの塗装動作を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムの塗装動作を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による塗装システムの塗装終了時の状態を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による塗装システムのドア開放動作を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による塗装システムの動作におけるドア開放状態を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による塗装システムの塗装動作を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による塗装システムの塗装終了時の状態を説明するための平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図６および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による塗装システム１００の構造について車体を塗装するシステムを例に説明する。

図１に示すように、第１実施形態による塗装システム１００は、塗装ブース１１０内において、車体（ボディ）１２０のドア（サイドドア）１２１の内側部の塗装を行うためのシステムである。塗装ブース１１０内は、図示しない空調設備によって埃などの除去された空気が供給され、供給される空気は、上方から下方（矢印Ｚ２方向）に向かうダウンフローを形成するように構成されている。また、車体１２０の塗装は複数の塗装工程から構成されており、車体のドア（サイドドア）１２１の内側部の塗装は、ボンネット（エンジンフード）１２２の内側部の塗装およびバックドア（トランクフード）１２３の内側部の塗装を含むいわゆる内板塗装工程の一部として行われる。ただし、ボンネット１２２の内側部およびバックドア１２３の内側部の塗装については説明を省略する。

塗装システム１００は、車体１２０を搬送方向（矢印Ｙ２方向）に搬送するコンベア１０と、コンベア１０の側方（矢印Ｘ２方向側）に配置された塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０とを備えている。なお、塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０は、それぞれコンベア１０を挟んで反対側（矢印Ｘ１方向側）にも設けられる。ただし、コンベア１０を挟んだ両側は同一の構成を有するので、ここでは図示および説明を省略する。塗装システム１００のコンベア１０、塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０は、それぞれ図示しない制御装置によって制御されるように構成されている。なお、コンベア１０は、「車体搬送装置」の一例である。

コンベア１０は、塗装ブース１１０内において、所定の搬送方向（矢印Ｙ２方向）に直線状に延びるように設けられている。図２に示すように、コンベア１０は、車体１２０を所定の高さ位置Ｈ１に保持した状態で、車体１２０を搬送方向に搬送するように構成されている。塗装工程における車体１２０の搬送は、途中で停止することなく所定の一定速度で継続的に実施される。したがって、コンベア１０が上流側から下流側まで車体１２０を一定速度で搬送させる間に、ドア１２１の内側部の塗装が行われるように構成されている。

塗装用ロボット２０は、高さ位置Ｈ２で矢印Ｘ１方向側（車体１２０側）に突出するようにして、固定用架台２０ａを介して塗装ブース１１０の側壁１１１に固定されている。塗装用ロボット２０は、たとえば６軸（６自由度）の垂直多関節型ロボットであり、アーム部２１と、アーム部２１の先端に設けられた塗装ガン２２とを含んでいる。塗装用ロボット２０は、アーム部２１の可動範囲内で塗装ガン２２を任意の位置および向きに移動させるとともに、塗装ガン２２から塗料の吹き付けを行うことにより、ドア１２１の内側部の塗装動作を実行することが可能なように構成されている。また、塗装用ロボット２０の高さ位置Ｈ２はドア開閉用ロボット３０の高さ位置Ｈ３よりも上方の位置であり、塗装用ロボット２０は、ドア１２１の内側部の塗装時に、ドア１２１に対して上方の位置から下方に向かって塗料を吹き付けることが可能なように構成されている。なお、高さ位置Ｈ２およびＨ３は、それぞれ、本発明の「第１高さ位置」および「第２高さ位置」の一例である。

ここで、第１実施形態では、ドア開閉用ロボット３０は、高さ位置Ｈ３で矢印Ｘ１方向側に突出するようにして、塗装ブース１１０の側壁１１１に固定されている。ドア開閉用ロボット３０は、２リンクの水平多関節型ロボット（いわゆるスカラロボット）である。また、ドア開閉用ロボット３０は、塗装用ロボット２０と作業範囲がオーバーラップ可能なように構成されている。また、ドア開閉用ロボット３０と塗装用ロボット２０とは、水平方向（搬送方向）に距離Ｄ１（図６参照）だけ離間して配置されている。ドア開閉用ロボット３０は、塗装作業を効率的に実施可能なタイミングでドア１２１の開閉動作を行うとともに、塗装用ロボット２０による塗装作業中において車体１２０の搬送（移動）に追従しながらドア開放状態を保つ動作を行うように構成されている。また、図１に示すように、ドア開閉用ロボット３０は、第１関節３１と、第１アーム（リンク）３２と、第２関節３３と、第２アーム（リンク）３４と、第３関節（手首関節）３５と、第３関節３５に設けられた開閉ハンド４０とを含んでいる。

第１関節３１は、塗装ブース１１０の側壁１１１に取り付けられ、第１アーム３２を水平面内で回動可能に支持するように構成されている。また、第１アーム３２の先端側端部には第２関節３３が設けられている。第２関節３３は、第２アーム３４を水平面内で回動可能に支持するように構成されている。また、第２アーム３４の先端側端部には第３関節３５が設けられている。そして、第３関節３５には、開閉ハンド４０の後述する取付ベース４２（図３参照）が設けられている。この第３関節３５は、開閉ハンド４０を水平面内で回動させる手首曲げ軸（旋回軸）と、開閉ハンド４０を鉛直面内で軸周りに回動させる手首回転軸（回転軸）とを有している。

ドア開閉用ロボット３０は、これらの第１アーム３２と第２アーム３４とを折り畳みまたは展開することによって、ドア１２１の内側部の塗装工程の間にコンベア１０が車体１２０を搬送する距離よりも大きな可動範囲（水平方向の可動範囲）を有する。具体的には、ドア開閉用ロボット３０は、ドア１２１内側部の塗装を行う間に車体１２０が移動する距離Ｄ２（図１０参照）の範囲（水平方向でかつ搬送方向の範囲）にわたって、コンベア１０により搬送される車体１２０に追従してドア開放状態の保持を行うことが可能な可動範囲を有するように構成されている。

また、図２に示すように、高さ位置Ｈ３の配置されたドア開閉用ロボット３０は、開閉ハンド４０の高さ位置が車体１２０のドア１２１の窓部の下端部の高さ位置Ｈ３ａと略一致するように構成されている。これにより、ドア開閉用ロボット３０に上下方向軸（Ｚ軸）を設けることなく、開閉ハンド４０によるドア１２１の開閉を行うことが可能である。

図３に示すように、開閉ハンド４０は、複数の永久磁石４１ａが積層された棒状の吸着具４１を含み、吸着具４１の磁力により車体１２０のドア１２１の内側面を吸着（図４参照）してドア１２１の開閉および保持を行うように構成されている。開閉ハンド４０は、第３関節３５と接続される取付ベース４２と、シェアピン４３を介して取付ベース４２に連結されたベース支柱４４と、ベース支柱４４の先端に取り付けられるとともに、吸着具４１を支持する回転機構部４５とを有している。また、開閉ハンド４０は、ドア１２１の有無を検知するための開閉センサ４６と、検知用レバー４７と、検知用レバー４７と開閉センサ４６とを連結するリンク４８とを有している。なお、開閉センサ４６は、本発明の「機械式センサ」の一例である。

ベース支柱４４は、根元側の端部がシェアピン４３を介して取付ベース４２に連結されている。シェアピン４３は、大きな荷重を受けた場合に、シェアピン４３が折れることによって、開閉ハンド４０の破損を防ぐように構成されている。また、シェアピン４３の内部には空洞部（図示せず）が形成されるとともに、この空洞部に所定の空気圧が加えられるように構成されている。シェアピン４３が折れた場合には、空洞部の空気が解放されることによって空気圧が低下する。この空気圧の変化に基づいて、シェアピン４３が折れたことを検知することが可能なように構成されている。

図５に示すように、吸着具４１は、筒状で非磁性体のステンレスカバー４１ｂを有する。このステンレスカバー４１ｂ内に複数の永久磁石４１ａが積層されている。吸着具４１に積層された複数の永久磁石４１ａは、ステンレスカバー４１ｂ内において、隣接する永久磁石４１ａ同士の同一の磁極が積層方向（Ａ方向）に沿って互いに対向するようにして積層されている。つまり、永久磁石４１ａは、Ａ方向に沿って、隣接する永久磁石４１ａのＮ極同士が互いに向かい合うとともに、隣接する永久磁石４１ａのＳ極同士が互いに向かい合うように積層され、隣接する永久磁石４１ａ同士で反発し合うように構成されている。この結果、吸着具４１には、磁力線のループが永久磁石４１ａ毎にそれぞれ形成される。吸着具４１は、これらの磁力線のループによって、棒状の吸着具４１の吸着部位（Ａ方向の位置）に関わらず略一定の吸着力（磁力）を得ることが可能なように構成されている。

また、図３に示すように、吸着具４１は、ベース支柱４４の先端の回転機構部４５により、棒状の吸着具４１の長軸（Ａ方向の中心軸）回りに回転可能に構成されている。図４に示すように、ドア１２１の内側面（表面）は複雑な凹凸形状に形成されているので、回転機構部４５により吸着具４１が中心軸周りに回転することによって、ドア１２１の内側の吸着面（または点）に対して吸着具４１が垂直に接触することが可能である。このような構成により、開閉ハンド４０は、ドア１２１の内側面を吸着具４１により吸着したままドア１２１を開放するとともに、ドア１２１の内面側を吸着力により吸引しながらドア１２１の閉鎖を行うように構成されている。なお、吸着具４１の永久磁石４１ａは、強力な磁力を有する磁石（たとえばネオジム磁石など）からなる。このため、ドア１２１の開閉動作の際に吸着具４１とドア１２１とが接触せずにわずかに離間した状態でも、ドア１２１を吸引して開閉を行うことが可能なように構成されている。

また、開閉ハンド４０の開閉センサ４６は、機械式のリミットスイッチからなる。リンク４８を介して開閉センサ４６と連結された検知用レバー４７は、回動部４７ａを中心にＲ方向に回動可能に構成されているとともに、鉛直方向に対して手先側（吸着具４１の配置される側）に所定の角度αだけ傾斜するように設けられている。これにより、ドア１２１を開ける際に検知用レバー４７がドア１２１の外側面と接触すると、回動部４７ａを中心に検知用レバー４７が回動することによって、リンク４８を介して開閉センサ４６をオンにする（ドア１２１の存在を検出する）ように構成されている。なお、図４では、開閉センサ４６と、検知用レバー４７と、リンク４８との図示を省略している。

次に、図３、図４および図６〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による塗装システム１００の塗装動作を説明する。

まず、図６に示すように、コンベア１０上に設置された車体１２０の搬送が開始され、上流側から矢印Ｙ２方向（搬送方向）に車体１２０が一定速度で移動する。車体１２０の搬送は、塗装作業の完了まで停止することなく一定速度で継続される。

コンベア１０により搬送された車体１２０が所定の開始位置Ｐ１に到達すると、車体１２０の搬送を継続したままドア開閉用ロボット３０によるドア開放動作が行われる。具体的には、ドア開閉用ロボット３０の第３関節３５により開閉ハンド４０の吸着具４１が略水平まで回動されるとともに、ドア開閉用ロボット３０の第１アーム３２および第２アーム３４が展開されることにより、開閉ハンド４０の先端の吸着具４１がドア１２１の窓部を通過する。この際、図３に示すように、ドア１２１の外側面に検知用レバー４７が接触し、検知用レバー４７の回動がリンク４８を介して開閉センサ４６により検出されることにより、ドア１２１の有無が検出される。

その後、図４に示すように、開閉センサ４６によるドア１２１の検出に基づいて第３関節３５により吸着具４１が略鉛直の状態に戻され、ドア１２１の内側面が吸着具４１の吸引力（磁力）によって吸着される。図７に示すように、この状態でドア開閉用ロボット３０の第１アーム３２および第２アーム３４が折り畳まれるように駆動され、ドア１２１の内側面を吸着具４１により吸着しながらドア１２１が開放される。この際、コンベア１０上に積載された車体１２０の位置ずれなどに起因して、ドア開閉用ロボット３０の開閉動作として予め設定された円弧軌道の中心と、開放時のドア１２１の円弧軌道の中心とがずれる場合があり得る。この場合にも、吸着具４１とドア１２１とが固定されることなく、磁力によってドア１２１を吸着（吸引）した状態のまま吸着具４１がドア１２１の内側表面を滑るように移動することができるので、回転するドア１２１の軌跡と開閉ハンド４０の軌跡とのずれによって過大な力が開閉ハンド４０に加わるのを防止することが可能である。また、図７に示すように、ドア１２１が開放されたとき、車体１２０は位置Ｐ２に進む。

ドア１２１が開放された後、塗装用ロボット２０が駆動され、車体１２０のドア１２１の内側部の塗装作業が開始される。この際、図８および図９に示すように、ドア開閉用ロボット３０の第１アーム３２および第２アーム３４が一定速度で移動する車体１２０に追従して駆動されることにより、ドア１２１の開放状態が保持される。また、塗装用ロボット２０もアーム部２１が車体１２０に追従して駆動されることにより、車体１２０が矢印Ｙ２方向に搬送されながらドア１２１の内部の塗装作業が行われる。したがって、塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０は、搬送される車体１２０に追従してそれぞれ姿勢を変化させながら、ドア１２１の内側部の塗装作業およびドア１２１の開放状態の保持を行う。

その後、図１０に示すように、塗装用ロボット２０による車体１２０のドア１２１の内部の塗装作業が完了する。このドア１２１の内部の塗装作業の間に、コンベア１０により搬送される車体１２０は、位置Ｐ２から距離Ｄ２だけ下流側（矢印Ｙ２方向）の位置Ｐ３に進む。このように、第１実施形態による塗装システム１００のドア開閉用ロボット３０は、少なくとも距離Ｄ２にわたって、車体１２０の移動に追従しながらドア開放状態を保持し続ける。そして、車体１２０の移動に追従しながらドア開放状態を保持していたドア開閉用ロボット３０が車体１２０のドア１２１を閉める。以上により、ドア１２１の塗装工程が完了する。

第１実施形態では、上記のように、高さ位置Ｈ２に固定的に設置され、コンベア１０による車体１２０の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体１２０のドア１２１の内側部を塗装する塗装用ロボット２０と、高さ位置Ｈ２とは異なる高さ位置Ｈ３に固定的に設置されるとともに塗装用ロボット２０と作業範囲がオーバーラップ可能なように構成され、コンベア１０による車体１２０の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて車体１２０のドア１２１の開閉およびドア開放状態の保持を行うドア開閉用ロボット３０とを設けることによって、塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０を移動させることなく車体１２０のドア１２１の内側部を塗装することができるので、走行装置を用いることなくドア１２１の内側部の塗装を行うことができる。また、高さ位置Ｈ２に設置された塗装用ロボット２０の作業範囲と、高さ位置Ｈ２とは異なる高さ位置Ｈ３に設置されたドア開閉用ロボット３０との作業範囲をオーバーラップさせることができるので、車体１２０のドア１２１の内側部の塗装作業とドア開放状態の保持動作とを容易に行うことができる。この結果、第１実施形態による塗装システム１００では、走行装置を設ける必要がないので、走行装置のメンテナンス作業が不要になるとともに、塗装ブース１１０の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ドア開閉用ロボット３０を、水平多関節型のロボットにより構成することによって、水平多関節型のロボットに特徴的な水平方向における第１アーム３２および第２アーム３４の折り畳みおよび展開によって、ドア開閉用ロボット３０の可動範囲を水平方向に広くすることができる。この結果、ドア開閉用ロボット３０を固定的に設置する構成においても、容易に、コンベア１０による車体１２０の搬送動作に追従して車体１２０のドア１２１の開閉動作およびドア開放状態の保持動作を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ドア開閉用ロボット３０を、ドア開閉用ロボット３０の開閉ハンド４０の高さ位置（手先位置）がコンベア１０により搬送される車体１２０のドア１２１の高さ位置Ｈ３ａと略等しくなる高さ位置Ｈ３に配置することによって、水平多関節型のドア開閉用ロボット３０を水平方向に駆動させるだけで車体１２０のドア１２１の開閉動作を行うことができるので、水平多関節型のドア開閉用ロボット３０に上下方向（Ｚ方向）の駆動軸を設ける必要がない。

また、第１実施形態では、上記のように、塗装用ロボット２０を、塗装ブース１１０の側壁の高さ位置Ｈ２に壁掛けで固定的に設置するとともに、ドア開閉用ロボット３０を、塗装ブース１１０の側壁の高さ位置Ｈ３に壁掛けで固定的に設置することによって、走行装置や塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０を支持するための支柱などを塗装ブース１１０内に設ける必要がないので、車体１２０から塗装ブース１１０の側壁までの距離を小さくすることができる。その結果、塗装ブース１１０全体を小型化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、塗装用ロボット２０を、ドア開閉用ロボット３０の高さ位置Ｈ３よりも上方高さ位置Ｈ２に設置することによって、高さ位置Ｈ３に設置されるドア開閉用ロボット３０よりも上方の高さ位置Ｈ２から塗装を行うことができる。この際、空調設備によりダウンフロー（上方から下方に向かう気流）が形成される塗装ブース１１０内では、上方の高さ位置Ｈ２から下方に向かって塗装用ロボット２０による塗料の吹き付けなどの塗装作業を行うことにより、塗料の密着性を良くすることができるので、塗装作業の作業性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ドア開閉用ロボット３０の水平方向でかつ矢印Ｙ２方向（搬送方向）の可動範囲を、車体１２０のドア１２１の内側部を塗装用ロボット２０が塗装する間にコンベア１０が車体１２０を移動させる距離Ｄ２よりも大きくなるように構成する。これにより、走行装置を設けずに塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０を固定的に設置する構成においても、コンベア１０による車体１２０の搬送を一時停止させたり、または車体１２０の搬送速度を変化させたりすることなく、車体１２０を一定速度で連続的に搬送させながら車体１２０のドア１２１の内側部の塗装作業を実施することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、開閉ハンド４０の吸着具４１の複数の永久磁石４１ａを、隣接する永久磁石４１ａ同士の同一の磁極が積層方向（Ａ方向）に沿って互いに向かい合うようにして積層する。このように構成することによって、吸着具４１の同一の磁極が向かい合う部分でそれぞれ向かい合う磁界を形成することができる。これにより、複数の磁界が積層方向（Ａ方向）に配列されるので、吸着具４１の部位（Ａ方向の位置）による吸着力のばらつきを小さくすることができる。この結果、吸着力のばらつきの小さい吸着具４１を有する開閉ハンド４０によって、吸着具４１の吸着部位に関わらず安定してドア１２１の吸着を行うことができるので、ドア開閉用ロボット３０による車体１２０のドア１２１の開閉作業をより確実に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、図２および図１１〜図１４を参照して、本発明の第２実施形態による塗装システム２００について説明する。この第２実施形態では、塗装用ロボット２０とドア開閉用ロボット３０とを搬送方向（矢印Ｙ２方向）に距離Ｄ１だけ離間して配置した上記第１実施形態と異なり、塗装用ロボット２０とドア開閉用ロボット３０とを上下に重なるように配置した例について説明する。

第２実施形態による塗装システム２００では、図１１に示すように、高さ位置Ｈ２（図２参照）に固定的に設置された塗装用ロボット２０と高さ位置Ｈ３（図２参照）に固定的に設置されたドア開閉用ロボット３０とが上下に重なるように、水平方向（搬送方向、Ｙ方向）に同一の位置に配置されている。塗装用ロボット２０の水平方向の作業範囲は、ドア開閉用ロボット３０の水平方向の作業範囲とオーバーラップするように構成されている。

ドア開閉用ロボット３０は、コンベア１０により一定速度で搬送される車体１２０に追従しながら、ドア１２１の開閉と、ドア１２１内側部の塗装を行う間のドア開放状態の保持とを行うことが可能なように構成されている。具体的には、ドア開閉用ロボット３０は、塗装用ロボット２０によりドア１２１内側部の塗装が行われる間に車体１２０が移動する距離Ｄ１２（図１４参照）の範囲（水平方向でかつ搬送方向の範囲）にわたって、ドア開放状態の保持を行うことが可能なように構成されている。また、ドア開閉用ロボット３０は、コンベア１０により車体１２０のドア１２１がドア開閉用ロボット３０よりも搬送方向の下流側（矢印Ｙ２方向側）に進んだ状態でも、ドア開放状態の保持とドア１２１の閉鎖とを行うことが可能なように構成されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１１〜図１４を参照して、本発明の第２実施形態による塗装システム２００の塗装動作を説明する。

まず、図１１に示すように、コンベア１０上に設置された車体１２０の搬送が開始され、搬送方向の上流側から矢印Ｙ２方向に車体１２０が一定速度で移動する。車体１２０の搬送は、塗装作業の完了まで停止することなく一定速度で継続される。

コンベア１０により搬送された車体１２０が所定の開始位置Ｐ１１に到達すると、車体１２０の搬送を継続したままドア開閉用ロボット３０によるドア開放動作が行われる。これにより、ドア１２１が解放され、ドア開閉用ロボット３０によりドア開放状態が保持される。なお、ドア開放動作は上記第１実施形態と同様である。図１２に示すように、ドア１２１が開放されたとき、車体１２０は位置Ｐ１２に進む。

図１３に示すように、ドア１２１が開放されると、次に、塗装用ロボット２０が駆動され、車体１２０のドア１２１の内側部の塗装作業が開始される。塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０は、搬送される車体１２０に追従してそれぞれ姿勢を変化させながら、ドア１２１の内側部の塗装作業およびドア１２１の開放状態の保持を行う。

その後、図１４に示すように、塗装用ロボット２０による車体１２０のドア１２１の内部の塗装作業が完了する。このドア１２１の内部の塗装作業の間に、コンベア１０により搬送される車体１２０は、位置Ｐ１２から距離Ｄ１２だけ下流側（矢印Ｙ２方向）の位置Ｐ１３に進む。第２実施形態では、塗装用ロボット２０とドア開閉用ロボット３０とが上下に重なるように配置されているため、ドア開閉用ロボット３０が距離Ｄ１だけ塗装用ロボット２０の下流側（矢印Ｙ２方向）に配置された第１実施形態と比較して、相対的にドア開閉用ロボット３０が上流側（矢印Ｙ１方向側）の位置に配置されることになる。このため、第２実施形態では、水平多関節型のドア開閉用ロボット３０の水平方向に広い可動範囲を有効に利用することにより、ドア１２１のヒンジ位置がドア開閉用ロボット３０の位置を通過した状態でもドア開放状態の保持が行われる。これにより、ドア１２１内側部の塗装を行う間に車体１２０が停止することなく移動する距離Ｄ１２の間のドア開放状態を保持し、ドア開閉用ロボット３０により実行することが可能である。そして、ドア１２１の内部の塗装作業完了後、車体１２０の移動に追従しながらドア開放状態を保持していたドア開閉用ロボット３０が、車体１２０のドア１２１を閉じる。以上により、ドア１２１の塗装工程が完了する。

第２実施形態では、上記のように、ドア開閉用ロボット３０を、コンベア１０の搬送方向（矢印Ｙ２方向）に搬送される車体１２０のドア１２１の位置がドア開閉用ロボット３０の設置位置よりも搬送方向（矢印Ｙ２方向）に進んだ状態で、ドア開放状態の保持を行うことが可能なように構成することによって、搬送される車体１２０がドア開閉用ロボット３０の設置位置よりも搬送方向（矢印Ｙ２方向）の下流側に進んだ状態でも塗装作業を行うことができる。この結果、ドア開閉用ロボット３０の設置位置よりも上流側でのみ塗装作業を行う場合と比較して長距離にわたるドア開放状態の保持を行うことが容易になるので、ロボットを大型化することなく、塗装作業に必要な時間分のドア開放状態の保持を容易に継続することができる。

また、第２実施形態では、塗装用ロボット２０とドア開閉用ロボット３０とを上下に重なるように配置することによって、ドア（サイドドア）１２１の塗装のためのロボットの設置領域（搬送方向の距離）を小型化することができる。このため、たとえばバックドア（トランクフード）１２３の内側部の塗装用ロボットおよびドア（バックドア）開閉用ロボットと、ボンネット（エンジンフード）１２２の内側部の塗装用ロボットおよびドア（ボンネット）開閉用ロボットとを搬送方向に沿って配列する場合に、各ロボットの搬送方向の設置間隔を小さくすることが可能である。この結果、第２実施形態による塗装システム２００を用いて内板塗装工程の全体を行う塗装システムを構築する場合に、塗装システムを構築するのに必要な搬送方向の距離を小さくすることができるので、塗装ブースを小型化（ブース長を短縮）することが可能である。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、塗装用ロボットによりドアの内側部のみを塗装する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、塗装用ロボットによりドアの外部の塗装を行う場合にも適用可能である。

また、上記第１および第２実施形態では、水平多関節型のドア開閉用ロボットを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平多関節型以外の構造のドア開閉用ロボットを設けてもよい。ドア開閉用ロボットは、第２高さ位置に固定的に設置した状態で、車体の搬送動作に追従しながらドアの開閉およびドア開放状態の保持を行うことが可能であれば、どのような構造のロボットであってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ドア開閉用ロボット３０を、開閉ハンド４０の高さ位置が車体１２０のドア１２１の窓部の下端部の高さ位置Ｈ３ａと略一致するような高さ位置Ｈ３に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ドア開閉用ロボットを、ドア１２１の高さ位置とは異なる高さ位置に配置してもよい。この場合には、ドア開閉用ロボットを、ドアの開閉を行うことが可能な上下方向の可動範囲を有するように構成すればよい。

また、上記第１および第２実施形態では、塗装用ロボット２０およびドア開閉用ロボット３０を塗装ブース１１０の側壁１１１に固定的に設置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえばロボット固定用の支柱などを塗装ブース内に設けて、この支柱に塗装用ロボットおよびドア開閉用ロボットを固定してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、塗装用ロボット２０を、ドア開閉用ロボット３０が設置される高さ位置Ｈ３よりも上方の高さ位置Ｈ２に設置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塗装用ロボットをドア開閉用ロボットの下方に設置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、塗装用ロボット２０を６軸（６自由度）の垂直多関節型ロボットにより構成し、ドア開閉用ロボット３０を２リンクの水平多関節型ロボットにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塗装用ロボットを５軸以下または７軸以上のロボットにより構成してもよいし、ドア開閉用ロボットを３リンク以上の水平多関節型ロボットにより構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、ドア開閉用ロボット３０を、塗装用ロボット２０に対して搬送方向（矢印Ｙ２方向）の下流側に距離Ｄ１だけ離間して配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ドア開閉用ロボットを塗装用ロボットに対して搬送方向の上流側に配置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、吸着具４１に積層された複数の永久磁石４１ａを、隣接する永久磁石４１ａ同士の同一の磁極が積層方向（Ａ方向）に沿って互いに対向するように積層した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば互いに異なる磁極が隣接するように（互いに吸着し合うように）構成した２個１組または３個１組の永久磁石のグループを複数設けるとともに、これらのグループ同士について、同一の磁極が積層方向（Ａ方向）に沿って互いに対向するように（反発し合うように）積層してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ドア１２１の有無を検知するための開閉センサ４６を機械式のリミットスイッチにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、開閉センサをリミットスイッチ以外の他の機械式のスイッチにより構成してもよい。また、開閉センサを機械式以外の他の方式のセンサにより構成してもよい。

１０ コンベア（車体搬送装置）
２０ 塗装用ロボット
３０ ドア開閉用ロボット
４０ 開閉ハンド
４１ 吸着具
４１ａ 永久磁石
４６ 開閉センサ（機械式センサ）
１００、２００ 塗装システム
１１０ 塗装ブース
１１１ 側壁
１２０ 車体
１２１ ドア
Ｈ２ 高さ位置（第１高さ位置）
Ｈ３ 高さ位置（第２高さ位置）
Ａ方向 積層方向

Claims (10)

1. 車体を搬送する車体搬送装置と、
   第１高さ位置に固定的に設置され、前記車体搬送装置による前記車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて前記車体のドア内部を少なくとも塗装する塗装用ロボットと、
   前記第１高さ位置とは異なる第２高さ位置に固定的に設置されるとともに前記塗装用ロボットと作業範囲がオーバーラップ可能なように構成され、前記車体搬送装置による前記車体の搬送動作に追従するように姿勢を変化させて前記車体のドアの開閉およびドア開放状態の保持を行うドア開閉用ロボットとを備え、
   前記ドア開閉用ロボットは、前記車体のドアの開閉を行うための開閉ハンドを含み、
   前記開閉ハンドは、内部に複数の永久磁石が積層された筒状でかつ棒状の吸着具を有するとともに、前記吸着具により前記車体のドアを吸着して開閉するように構成されており、
   前記筒状でかつ棒状の吸着具は、前記筒状でかつ棒状の吸着具の内部に積層された前記複数の永久磁石の中心軸である長軸回りに回転可能に構成されている、塗装システム。
2. 前記ドア開閉用ロボットは、水平多関節型のロボットである、請求項１に記載の塗装システム。
3. 前記ドア開閉用ロボットは、前記ドア開閉用ロボットの手先位置が前記車体搬送装置により搬送される前記車体のドアの高さ位置と略等しくなる前記第２高さ位置に配置されている、請求項２に記載の塗装システム。
4. 前記塗装用ロボットは、前記車両の塗装ブースの側壁の前記第１高さ位置に壁掛けで固定的に設置されるとともに、
   前記ドア開閉用ロボットは、前記車両の塗装ブースの側壁の前記第２高さ位置に壁掛けで固定的に設置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装システム。
5. 前記塗装用ロボットが設置される前記第１高さ位置は、第２高さ位置よりも上方に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗装システム。
6. 前記ドア開閉用ロボットの水平方向でかつ前記車体の搬送方向の可動範囲は、前記車体のドア内部を前記塗装用ロボットが塗装する間に前記車体搬送装置が前記車体を移動させる距離よりも大きい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の塗装システム。
7. 前記ドア開閉用ロボットは、前記車体搬送装置の搬送方向に搬送される前記車体のドアの位置が前記ドア開閉用ロボットの設置位置よりも前記搬送方向に進んだ状態で、ドア開放状態の保持を行うことが可能なように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の塗装システム。
8. 前記吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部は、隣接する前記永久磁石同士の同一の磁極が積層方向に沿って互いに向かい合うようにして積層されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗装システム。
9. 前記開閉ハンドは、前記車体のドアを検知するための機械式センサをさらに有する、請求項８に記載の塗装システム。
10. 塗装システムにおける車体のドア開閉用ロボットに用いられる前記車体のドアの開閉ハンドであって、
    内部に複数の永久磁石が積層された筒状でかつ棒状を有する吸着具を備えるとともに、前記吸着具により前記車体のドアを吸着して開閉するように構成され、
    前記吸着具の複数の永久磁石の少なくとも一部は、隣接する前記永久磁石同士の同一の磁極が積層方向に沿って互いに向かい合うようにして積層されており、
    前記筒状でかつ棒状の吸着具は、前記筒状でかつ棒状の吸着具の内部に積層された前記複数の永久磁石の中心軸である長軸回りに回転可能に構成されている、ドア開閉用ロボットの開閉ハンド。

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