JP5872394B2

JP5872394B2 - 塗装ガンの位置決め装置及び塗装ガンの位置決め方法

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Publication number: JP5872394B2
Application number: JP2012145734A
Authority: JP
Inventors: 直輝岸本; 誠司武部; 孝幸植木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014008441A

Description

本発明は、円弧部を有する塗装ガンの位置決め技術に関する。

車体塗装に用いられる塗装法として静電塗装が知られている。静電塗装は、塗装室内に配置した被塗装物をアースとし、塗装ロボットに備えた塗装ガンを例えば負極として、両者間に電位差を与え、塗装ガンから帯電された塗料粒子を噴射し、この塗料粒子がアース側の被塗装物に引き寄せられることにより、塗料を被塗装物に塗布する塗装法である。
静電塗装では、塗料に高電圧をチャージするため、塗料経路を絶縁する必要がある。絶縁構造として、塗料貯留部と塗料供給部を分離可能に接続する構造が用いられる。

塗料経路の結合部を正確にドッキングさせるため、結合部の位置を塗装ロボットに教示させることが知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１５は従来の塗装ロボットの基本原理を説明する図であり、塗装ロボット１００に備えた塗装ガン１０１には、塗料貯留部１０２が付属される。加えて、塗装ガン１０１に噴射用圧縮空気配管１０３が接続される。塗料貯留部１０２に塗料を補充する際、塗料貯留部１０２を、壁１０４側に配置した塗料供給部１０５に接続する必要があるため、塗料供給部１０５の位置を塗装ロボット１００に予め教示する。

図１６は従来のティーチング作業を説明する図であり、塗装ロボット１００により、塗料貯留部１０２から延びる取入管１０６を矢印（１）のように移動させ、取入管１０６を塗料供給部１０５の供給管１０７内に挿入する。所定位置で塗装ロボット１００の動作を止め、塗装ガン１０１の位置決め点として座標を塗装ロボット１００に記憶させる。

しかし、特許文献１では、塗装ロボット１００のアーム部１０８は、繰り返し動作を行う中で生じる機械的誤差などにより位置ずれを起こした場合、塗装ロボット１００の軌跡がずれることがある。そうすると、塗装ガン１０１の取入管１０６を供給管１０７に挿入できない。
その場合、塗装作業を一旦停止し、作業者が目視で塗装ロボット１００を接続可能な位置に再教示させる必要があり、塗装ガン１０１の位置決めに多大な時間を要する。結果、生産性が低下する。

そこで、塗装ロボットに位置ずれが生じても、再教示する必要がないことが求められる。

特開昭６３−１７５６６２号公報

本発明は、塗装ロボットに位置ずれが生じても、再教示の必要を無くすことができる塗装ガンの位置決め技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、円弧部を有する塗装ガンを対象とし、この塗装ガンを備える塗装ロボットの可動域内に設けられ、前記塗装ガンの位置を決める塗装ガンの位置決め装置であって、前記塗装ロボットの可動域内に設けられ長尺部を有する基部と、この基部に弾性体を介してフローティング支持され前記基部に摺動自在に設けられるスライド部材と、このスライド部材に設けられ前記塗装ロボットに向かって開くＶ字形状のガイド部材と、前記塗装ガンの中心軸が前記基部の延び方向に平行な状態で、前記塗装ガンの円弧部を前記ガイド部材のＶ字の谷部に当てたときに、前記塗装ガンに接続可能となるように前記スライド部材に設けられ、前記塗装ガンへ塗料を供給する塗料供給部とからなり、塗装室に案内部が設けられ、この案内部に前記基部が立てられており、前記案内部に設けた溝部にＸ方向及びＹ方向に摺動自在にスライダが挿入され、このスライダに前記スライド部材が立てられており、前記基部と前記スライド部材との間、及び／又は前記基部と前記ガイド部材との間に、前記基部の延び方向と直交する方向に沿うとともに、平面視で前記ガイド部材のＶ字を二分割するように前記Ｖ字の頂点を通る直線に対し、両側に一対、前記塗装ガンが前記ガイド部材を押圧したことを検出する第１センサが設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、第１センサとは別に、基部の延び方向と平行な方向に、塗装ガンがガイド部材を押圧したことを検出する第２センサが、複数並べられることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、第２センサは、基部の延び方向と平行な方向に、一対設けられ、前記一対の第１センサの検出値の差が所定値を超えた場合、前記一対の第１センサの検出値の差が前記所定値未満になるように、塗装ロボットを制御し、前記一対の第２センサの検出値の差が所定値を超えた場合、前記一対の第２センサの検出値の差が前記所定値未満になるように、前記塗装ロボットを制御する制御部を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明では、塗装ガンの軸方向端部には、ガイド部材の端面に係合するフランジが備えられることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、請求項１記載の塗装ガンの位置決め装置を用いて実施する塗装ガンの位置決め方法において、最初に塗装ロボットに前記塗装ガンの位置決め座標を教示するとき、前記塗装ロボットの動作により前記塗装ガンでガイド部材を押圧し、弾性体が圧縮された状態で、前記塗装ガンの座標を前記塗装ロボットに記憶させることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、塗装ガンの位置決め装置は、基部にフローティング支持され且つ基部に摺動自在に設けられるＶ字形状のガイド部材と、このガイド部材のＶ字の谷部に塗装ガンの円弧部を当てたときに塗装ガンに接続できるようにスライド部材に設けられる塗料供給部とを備える。

ガイド部材がフローティング支持され且つ摺動自在であることにより、塗装ロボットの軌道が予め教示した軌道から微小量だけずれても、ガイド部材は塗装ガンに押圧されて塗装ガンを挟むように移動する。結果、塗装ガンの円弧部がＶ字の谷部に当たる。一方、塗料供給部は、ガイド部材と一体であるから、塗装ガンの位置ずれに追従することができ、塗装ロボットに再教示しなくても塗料供給部に対する塗装ガンのドッキング精度が維持される。したがって、塗装ロボットに位置ずれが生じても、再教示の必要を無くすことができる。

さらに、請求項１に係る発明では、基部とスライド部材との間、及び／又は基部とガイド部材との間に、基部の延び方向と直交する方向に沿って、塗装ガンがガイド部材を押圧したことを検出する第１センサが設けられる。

第１センサを、基部とスライド部材との間、及び／又は基部とガイド部材との間に、基部の延び方向と直交する方向に沿って設けることにより、第１センサで、ガイド部材に対する塗装ガンの押圧の有無を検出できる。仮に、塗装ロボットに生じる機械的誤差により、塗装ガンがフローティングの可動域以上且つガイド部材のＶ字の谷部から離間する方向へ位置ずれしても、第１センサで、塗装ガンがＶ字の谷部を押圧していないことを検出できる。

請求項２に係る発明では、第１センサとは別に、基部の延び方向と平行な方向に、塗装ガンがガイド部材を押圧したことを検出する第２センサが、複数並べられる。
第２センサを、基部の延び方向と平行な方向に複数並べることにより、各第２センサの検出結果を比較することにより、塗装ガンの軸方向の傾きを検出することができる。

請求項３に係る発明では、一対の第１センサの検出値の差が所定値を超えた場合、一対の第１センサの検出値の差が所定値未満になるように、塗装ロボットを制御し、一対の第２センサの検出値の差が所定値を超えた場合、一対の第２センサの検出値の差が所定値未満になるように、塗装ロボットを制御する制御部を有する。

一対の第１センサの検出値の差が所定値を超えた場合には、一対の第１センサの検出値の差が所定値未満になるように、制御部で塗装ロボットを制御する。結果、塗装ガンの円弧部がＶ字の谷部に当たる。すなわち、Ｖ字の谷部に対する塗装ガンの位置ずれを補正することができる。
一方、一対の第２センサの検出値の差が所定値を超えた場合には、一対の第２センサの検出値の差が所定値未満になるように、制御部で塗装ロボットを制御する。結果、塗装ガンの円弧部がＶ字の谷部に当たる。すなわち、Ｖ字の谷部に対する塗装ガンの位置ずれを補正することができる。

請求項４に係る発明では、塗装ガンの軸方向端部には、ガイド部材の端面に係合するフランジが備えられる。
塗装ガンをガイド部に当てたとき、塗装ガンの軸方向端部に備えるフランジが、ガイド部材の端面に係合するため、塗装ガンの軸方向の位置決めを確実に行うことができる。

請求項５に係る発明では、最初に塗装ロボットに塗装ガンの位置決め座標を教示するとき、塗装ロボットの動作により塗装ガンでガイド部材を押圧し、弾性体が圧縮された状態で、塗装ガンの座標を塗装ロボットに記憶させる。

最初に塗装ロボットに塗装ガンの位置決め座標を教示するとき、塗装ガンでガイド部材を押圧し、弾性体を圧縮させる。そのため、塗装ガンの位置決め座標は、弾性体が圧縮されていない状態に比べ、基部側に移動する。すなわち、弾性体を圧縮させた状態で、塗装ガンの位置決めを行う。
仮に、塗装ロボットに機械的誤差が生じ、塗装ガンの位置がガイド部材から離間する側に微小量だけ位置ずれしても、弾性体が最大限に圧縮されていないため、弾性体のばね作用でガイド部材が押される。その結果、塗装ガンにガイド部材が接触させることができる。したがって、塗装ガンがガイド部材から離間する方向へ位置ずれしても、塗装ガンを位置決めすることができる。

本発明に係る塗装ガンの位置決め装置と塗装ロボットの斜視図である。図１の２矢視図である。図２の３−３線断面図である。第１左押圧力が第１右押圧力よりも大きい場合の作用を説明する図である。第１右押圧力が第１左押圧力よりも大きい場合の作用を説明する図である。図２の変更例を示す図である。第２下押圧力が第２上押圧力よりも大きい場合の作用を説明する図である。第２上押圧力が第２下押圧力よりも大きい場合の作用を説明する図である。制御部のフロー図である。制御部の別のフロー図である。図３の変更例を示す図である。図３の更なる変更例を示す図である。図１２の作用図である。塗装ガンの位置決め方法を説明する図である。従来の塗装ロボットの基本原理を説明する図である。従来のティーチング作業を説明する図である。

本発明に係る塗装ガンの位置決め装置を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す位置決め装置の左右は、塗装ロボットから見て定めるものとする。
図１に示すように、位置決め装置１０は、塗装室１１に配置した塗装ロボット１２の可動域内に設けられる。この塗装ロボット１２の先端アーム１３には、例えば筒形の塗装ガン１４が備えられ、塗装ロボット１２の動作は制御部１５で制御される。

位置決め装置１０は、塗装ロボット１２の可動域内に設けられ塗装室１１に設けた案内部１６及びこの案内部１６に立てた長尺部７９で構成される基部１７と、案内部１６の溝部１８にＸ方向及びＹ方向に摺動自在に挿入されるスライダ１９及びこのスライダ１９から長尺部７９に平行に延ばされる柱２１を備えるスライド部材２２と、柱２１に設けられ塗装ロボット１２に向かって開くＶ字形状のガイド部材２３（詳細後述）とを備え、塗装ガン１４の位置を決める装置である。

スライド部材２２には、ガイド部材２３に位置決めされた塗装ガン１４へ塗料を供給する塗料供給機構２４（詳細後述）が設けられる。

上述した以外の位置決め装置１０の構造を図２に基づいて説明する。
図２に示すように、長尺部７９と柱２１との間には、例えば３個のスライド支持弾性体２５が設けられる。すなわち、スライド部材２２は、基部１７にスライド支持弾性体２５を介してフローティング支持される。

加えて、長尺部７９の下端には、長尺部７９の延び方向に直交して延びる下側支持部材２６が設けられる。この下側支持部材２６とガイド部材２３との間には、ガイド部材２３をＺ軸方向にフローティング支持するガイド下支持弾性体２７が設けられる。

さらに、下側支持部材２６には、塗装ガン１４をガイド部材２３に支持させたときに、ガイド部材２３に掛かるＺ軸方向の荷重を検出するＺ軸方向荷重センサ２８が設けられる。このＺ軸方向荷重センサ２８で検出した値は、制御部１５に読込まれる。

塗装ガン１４の軸方向後端部２９には、ガイド部材２３の上面３１に係合するフランジ３２が備えられる。このフランジ３２をガイド部材２３の上面３１に載せたとき、塗装ガン１４をガイド部材２３に支持させることが可能となる。また、塗装ガン１４の軸方向後端部２９には、塗料供給機構２４に備えた塗料供給部３３（詳細後述）に接続されるガン側接続口３４が設けられる。一方、塗装ガン１４の軸方向前端部には、噴射口３５が備えられる。また、塗装ガン１４の内部には、一定量の塗料を貯留することができる貯留部が備えられる。

次に塗料供給機構２４の構造を説明する。
塗料供給機構２４は、柱２１の中間部から塗装ロボット１２側へ延ばされる中間支持部材３６と、この中間支持部材３６に支持され塗料供給部３３を先端に備えたピストンロッド３７を有する供給部昇降シリンダ３８と、柱２１の上端部から塗装ロボット１２側へ延ばされる上側支持部材３９と、この上側支持部材３９に支持されピストンロッド４１を有する供給部高さ調整シリンダ４２と、塗料供給部３３に下端部が連結され柱２１の延び方向に沿って延びる一対のロッド４３と、これらロッド４３の上端部に取付けられ供給部高さ調整シリンダ４２のピストンロッド４１の押し力を受ける受け部材４４とからなる。

塗料供給部３３には、塗料供給源から延びる塗料供給配管４５が接続される。塗料供給部３３の供給側接続口４６は、塗装ガン１４のガン側接続口３４に接続させることができるようにガイド部材２３側へ向けられる。

位置決め装置１０では、塗装ガン１４をガイド部材２３に当てたときに、塗料供給部３３の中心軸４７に、塗装ガン１４の中心軸４８が一致するように、塗装ガン１４の位置決めを行う。なお、塗装ガン１４の位置決めについては後述する。

次に、塗料供給部３３の中心軸４７に塗装ガン１４の中心軸４８が一致したものとして、塗料供給機構２４の作用を説明する。
供給部昇降シリンダ３８のピストンロッド３７を押出すことにより、塗料供給部３３を位置決めされた塗装ガン１４に向けて押す。結果、供給側接続口４６がガン側接続口３４に接続される。この状態で、塗料供給部３３から塗装ガン１４へ塗料を供給する。

ところで、塗料の色替えを行う場合には、塗料供給部３３の供給側接続口４６と塗装ガン１４のガン側接続口３４を洗浄液で洗浄する必要がある。供給側接続口４６とガン側接続口３４は、洗浄できる程度に離間させればよい。

そこで、予め供給部高さ調整シリンダ４２のピストンロッド４１を一定長さだけ押出しておく。この状態で、供給部昇降シリンダ３８の動作により塗料供給部３３を押出すと、ピストンロッド４１の先端に、塗料供給部３３と共に移動する受け部材４４が当たるため、供給側接続口４６はガン側接続口３４から一定長さ（例えば数ｍｍ）だけ離れた位置に配置される。ガン側接続口３４から供給側接続口４６が離された状態で、供給側接続口４６とガン側接続口３４を洗浄する。

塗装ガン１４の軸方向後端部２９に備えられるフランジ３２が、ガイド部材２３の上面３１に係合することにより、塗装ガン１４の軸方向の位置決めが行われるため、ガン側接続口３４のＺ軸方向の位置決め精度を向上させることができる。

ガイド部材２３の構造を図３に基づいて説明する。
図３に示すように、ガイド部材２３は、左側に配置され、長尺部（図２、符号７９）から延びた左外延出部材５１にガイド左支持弾性体５２を介してフローティング支持されると共に直線状に延びる第１左板部５３と、右側に配置され、第１左板部５３に直交して連結されると共に長尺部から延びる右外延出部材５４にガイド右支持弾性体５５を介してフローティング支持される第１右板部５６とを有する。

第１左板部５３及び第１右板部５６は、各々ガイド下支持弾性体２７でフローティング支持される。また、第１左板部５３及び第１右板部５６の結合部４９と、スライド部材２２の柱２１とは、連結部５７で連結される。

加えて、第１左板部５３と長尺部から延びる左内延出部材５８との間に、第１左センサ５９が配置される。この第１左センサ５９は、中心軸（図２、符号４８）が鉛直向きとされた塗装ガン１４が当たることにより第１左板部５３に加わる第１左押圧力を検出する。
さらに、第１右板部５６と長尺部から延びる右内延出部材６１との間に、第１右センサ６２が配置される。この第１右センサ６２は、中心軸が鉛直向きとされた塗装ガン１４が当たることにより第１右板部５６に加わる第１右押圧力を検出する。つまり、一対の第１センサ５９、６２は、平面視でガイド部材２３のＶ字を二分割するようにＶ字の頂点を通る直線８２に対し、左右に設けられる。

そして、第１左センサ５９の検出部６４は、第１左板部５３に当接し、第１右センサ６２の検出部６５は、第１右板部５６に当接する。
なお、第１センサ５９、６２は、実施例では、長尺部とガイド部材２３との間に、長尺部の延び方向と直交する方向に沿って設けた。この他に、柱２１の左右方向寸法（幅寸法）を大きくし、長尺部と柱２１との間に、第１センサ５９、６２を設けてもよい。

第１左センサ５９と第１右センサ６２は、制御部１５に電気的に接続され、この制御部１５に、第１左センサ５９で検出された第１左押圧力と、第１右センサ６２で検出された第１右押圧力とが読込まれる。

加えて、制御部１５は、第１左押圧力と第１右押圧力との差が所定値以内である場合、塗装ガン１４が位置決めされたと判断し、第１左押圧力と第１右押圧力とに差がある場合、この差が所定値以内になるように塗装ロボット（図１、符号１２）を制御して塗装ガン１４をガイド部材２３に沿って移動させる。

なお、ガイド部材２３の形状は、想像線で示される塗装ガン１４の円筒部８１の少なくとも２点Ｐ１、Ｐ２が接触するように形成されればよく、ガイド部材２３の直角部６３を、円筒部８１が密着するように形成される円弧部に替えてもよい。
加えて、実施例では、塗装ガン１４に円筒部８１を備えるようにしたが、塗装ガンの形状は円筒に限らず、２点Ｐ１、Ｐ２に接触する円弧部を有する塗装ガンであればよい。

位置決め装置１０の構成を纏めて次に述べる。
位置決め装置１０は、塗装ロボット（図２、符号１２）の可動域内に設けられ長尺部（図２、符号７９）を有する基部（図２、符号１７）と、この基部に弾性体５２、５５を介してフローティング支持され基部に摺動自在に設けられるスライド部材２２と、このスライド部材２２に設けられ塗装ロボットに向かって開くＶ字形状のガイド部材２３と、塗装ガン１４の中心軸（図２、符号４８）が鉛直向きの状態で、塗装ガン１４の円筒部８１をガイド部材２３のＶ字の谷部に当てたときに、塗装ガン１４に接続可能となるようにスライド部材２２に設けられ、塗装ガン１４へ塗料を供給する塗料供給部（図２、符号３３）とからなる。

以上に説明した位置決め装置１０の作用を次に述べる。
図４（ａ）に示すように、塗装ロボット（図１、符号１２）で塗装ガン１４を矢印（２）のように移動させる。このとき、塗装ロボットに機械的誤差が生じることにより、先端アーム１３の軌跡が、初期設定の軌跡から位置ずれしている。

（ｂ）に示すように、塗装ガン１４がガイド部材２３の第１左板部５３のみに接触する。第１左センサ５９で第１左押圧力が検出され、第１右センサ６２で第１右押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。制御部１５で第１左押圧力と第１右押圧力を比較し、第１左押圧力が第１右押圧力よりも大きいため、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（３）のように移動させる。
結果、（ｃ）に示すように、塗装ガン１４が所定の位置に位置決めされる。

図５（ａ）に示すように、塗装ロボット（図１、符号１２）で塗装ガン１４を矢印（２）のように移動させる。このとき、塗装ロボットに機械的誤差が生じることにより、先端アーム１３の軌跡が、初期設定の軌跡から位置ずれしている。

（ｂ）に示すように、塗装ガン１４がガイド部材２３の第１右板部５６のみに接触する。第１左センサ５９で第１左押圧力が検出され、第１右センサ６２で第１右押圧力が検出され、この第１右押圧力が制御部１５に読込まれる。制御部１５で第１左押圧力と第１右押圧力を比較し、第１右押圧力が第１左押圧力よりも大きいため、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（５）のように移動させる。
結果、（ｃ）に示すように、塗装ガン１４が所定の位置に位置決めされる。

これまでに説明した位置決め装置１０では、塗装ガン１４のＸ方向及びＹ方向の位置ずれを補正するようにした。ところで、塗装ロボットに機械的誤差が生じると、塗装ガン１４の中心軸が塗料供給部の中心軸に対して傾くことがあり、このような傾きは補正する必要がある。そこで、塗装ガン１４の軸方向の傾きを補正することができる例を次に説明する。

図６において、図２と共通の構造は符号を流用して詳細な説明を省略する。
主たる変更点は、鉛直向きにした塗装ガンの軸方向に沿って、センサを２つ配置したことである。
位置決め装置１０Ｂには、ガイド部材７１のＶ字の頂部に相当する柱２１と長尺部７９との間に、長尺部７９の延び方向に沿って、第２上センサ７２と、第２下センサ７３とが配置される。第２センサ７２、７３は、塗装ガン１４がガイド部材７１を押圧したことを検出するセンサである。すなわち、一対の第２センサ７２、７３は、第１センサ（図３、符号５９、６２）とは別に、長尺部７９の延び方向と平行な方向に並べられている。

なお、第２センサの数量は、実施例では２つとしたが、３つ以上に変更してもよく、第２センサの数量は任意に決めてよい。
加えて、ガイド部材７１の上下方向の高さ寸法は、第２上センサ７２と第２下センサ７３を配置したことにより、ガイド部材２３（図２参照）よりも大きくした。

第２上センサ７２の検出部７４及び第２下センサ７３の検出部７５は、柱２１に当接する。第２上センサ７２及び第２下センサ７３の各々は、第１左センサ（図３、符号５９）及び第１右センサ（図３、符号６２）と別に、鉛直向きの塗装ガン１４が当たることによりガイド部材７１に加わる押圧力を検出する。検出された押圧力は制御部１５に読込まれる。

加えて、長尺部７９と柱２１との間には、２個のスライド支持弾性体７６が設けられる。すなわち、スライド部材２２は、長尺部７９にスライド支持弾性体７６を介してフローティング支持される。

以上に説明した位置決め装置１０Ｂの作用を次に述べる。
図７（ａ）に示すように、塗装ロボット（図１、符号１２）で塗装ガン１４を矢印（６）のように移動させる。このとき、塗装ロボットに機械的誤差が生じることにより、先端アーム１３の軌跡が、初期設定の軌跡から位置ずれしている。なお、符号７７はＶ字部の谷を示す。

（ｂ）に示すように、塗装ガン１４の軸方向前端部７８のみがガイド部材７１のＶ字部に接触する。第２上センサ７２及び第２下センサ７３で押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。制御部１５で２つの押圧力を比較し、第２下センサ７３で検出した押圧力が、第２上センサ７２で検出した押圧力よりも大きいため、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（７）のように倒す。

結果、（ｃ）に示すように、塗装ガン１４の傾きが補正される。このとき、塗装ガン１４のフランジ３２がガイド部材７１の上面３１に係合する。

図８に示すように、塗装ロボット（図１、符号１２）で塗装ガン１４を矢印（８）のように移動させる。このとき、塗装ロボットに機械的誤差が生じることにより、先端アーム１３の軌跡が、初期設定の軌跡から位置ずれしている。

（ｂ）に示すように、塗装ガン１４の軸方向後端部２９のみがガイド部材７１のＶ字部に接触する。第２上センサ７２及び第２下センサ７３で押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。制御部１５で２つの押圧力を比較し、第２上センサ７２で検出した押圧力が、第２下センサ７３で検出した押圧力よりも大きいため、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（９）のように倒す。

次に制御部１５のフローを図９に基づいて詳細に説明する。
図９に示すように、ステップ（以下ＳＴと記す。）０１において、Ｆ_Ａを読込み、Ｆ_Ｂを読込む。Ｆ_Ａは第１左センサ（図３、符号５９）で検出される第１左押圧力、Ｆ_Ｂは第１右センサ（図３、符号６２）で検出される第１右押圧力を示す。具体的には図４（ｂ）において、第１左センサ５９で第１左押圧力が検出され、第１右センサ６２で第１右押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。

ＳＴ０２において、絶対値Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂが僅かな差αよりも小さいか否かを確認し、ＹＥＳならＳＴ０６に進み、ＮＯならＳＴ０３に進む。すなわち、αは所定値である。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５で絶対値Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂが僅かな差αよりも小さいか否かを比較する。

ＳＴ０３において、Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂが０よりも大きいか否かを確認し、ＹＥＳならＳＴ０５に進み、ＮＯならＳＴ０４に進む。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５でＦ_１−Ｆ_２が０よりも大きいか否かを比較する。

ＳＴ０４において、塗装ガンを第１左板部へ移動させ、ＳＴ０１へ戻る。具体的には図５（ｂ）において、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（５）のように移動させる。

ＳＴ０５において、塗装ガンを第１右板部へ移動させ、ＳＴ０１へ戻る。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（３）のように移動させる。

ＳＴ０６において、Ｆ_Ｃを読込み、Ｆ_Ｄを読込む。Ｆ_Ｃは第２上センサ（図６、符号７２）で検出される第２上押圧力、Ｆ_Ｄは第２下センサ（図６、符号７３）で検出される第２下押圧力を示す。具体的には図７（ｂ）において、第２上センサ７２及び第２下センサ７３で押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。

ＳＴ０７において、絶対値Ｆ_Ｃ−Ｆ_Ｄが僅かな差βよりも小さいか否かを確認し、ＹＥＳならストップし、ＮＯならＳＴ０８に進む。すなわち、βは所定値である。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５で絶対値Ｆ_Ｃ−Ｆ_Ｄが僅かな差βよりも小さいか否かを比較する。

ＳＴ０８において、Ｆ_Ｃ−Ｆ_Ｄが０よりも大きいか否かを確認し、ＹＥＳならＳＴ１０に進み、ＮＯならＳＴ０９に進む。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５でＦ_Ｃ−Ｆ_Ｄが０よりも大きいか否かを比較する。

ＳＴ０９において、塗装ガンをロボット側へ倒し、ＳＴ０７へ戻る。具体的には図８（ｂ）において、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（９）のように倒す。

ＳＴ１０において、塗装ガンをガイド部材側へ倒し、ＳＴ０７へ戻る。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５から塗装ロボットへ動作指令を出し、塗装ガン１４を矢印（７）のように倒す。

ＳＴ０１〜１０によれば、制御部は、一対の第１センサ（図４、符号５９、６２）の検出値の差が所定値を超えた場合、一対の第１センサの検出値の差が所定値未満になるように、塗装ロボット（図１、符号１２）を制御し、一対の第２センサ（図７、符号７２、７３）の検出値の差が所定値を超えた場合、一対の第２センサの検出値の差が所定値未満になるように、塗装ロボットを制御するように構成される。

上記制御部のフローでは、塗装ガンのＸ方向及びＹ方向の位置ずれや塗装ガンの中心軸の傾きを補正したが、塗装ガンの位置ずれや塗装ガンの中心軸の傾きを作業者に知らせるようにすることも有効である。その例を次に説明する。

図１０に示すように、ＳＴ１１において、Ｆ_Ａを読込み、Ｆ_Ｂを読込む。具体的には図４（ｂ）において、第１左センサ５９で第１左押圧力が検出され、第１右センサ６２で第１右押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。

ＳＴ１２において、絶対値Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂが僅かな差αよりも小さいか否かを確認し、ＹＥＳならＳＴ１５に進み、ＮＯならＳＴ１３に進む。すなわち、αは所定値である。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５で絶対値Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂが僅かな差αよりも小さいか否かを比較する。

ＳＴ１３において、第１警報発生部へ信号を発信する。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５から第１警報発生部８３へ警報信号を発信する。結果、第１警報発生部８３がアラームやランプ等により警報を出すため、作業者に異常を認識させることができる。

ＳＴ１４において、塗装ガンをＶ字の谷部に移動させ、ＳＴ１１へ戻る。具体的には図４（ｂ）において、作業者が塗装ロボットを操作し、塗装ガン１４を矢印（３）のように移動させる。

ＳＴ１５において、第１警報発生部の警報を停止する。具体的には図４（ｂ）において、制御部１５から第１警報発生部８３へ停止信号を発信し、第１警報発生部８３の警報が停止する。

ＳＴ１６において、Ｆ_Ｃを読込み、Ｆ_Ｄを読込む。具体的には図７（ｂ）において、第２上センサ７２及び第２下センサ７３で押圧力が検出され、これら押圧力が制御部１５に読込まれる。

ＳＴ１７において、絶対値Ｆ_Ｃ−Ｆ_Ｄが僅かな差βよりも小さいか否かを確認し、ＹＥＳならＳＴ２０に進み、ＮＯならＳＴ１８に進む。すなわち、βは所定値である。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５で絶対値Ｆ_Ｃ−Ｆ_Ｄが僅かな差βよりも小さいか否かを比較する。

ＳＴ１８において、第２警報発生部へ信号を発信する。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５から第２警報発生部８４へ警報信号を発信する。結果、第２警報発生部８４は、アラームやランプ等により警報を出すため、作業者に異常を認識させることができる。

ＳＴ１９において、塗装ガンの傾きを補正し、ＳＴ１７へ戻る。具体的には図７（ｂ）において、作業者が塗装ロボットを操作し、塗装ガン１４を矢印（７）のように倒す。

ＳＴ２０において、第２警報発生部の警報を停止する。具体的には図７（ｂ）において、制御部１５から第２警報発生部８４へ停止信号を発信し、第２警報発生部８４の警報が停止する。

ＳＴ１１〜２０によれば、制御部は、一対の第１センサ（図４、符号５９、６２）の検出値の差が所定値を超えた場合、第１警報発生部へ信号を発し、一対の第２センサ（図７、符号７２、７３）の検出値の差が所定値を超えた場合、第２警報発生部へ信号を発するように構成される。

ところで、図３において、塗装ロボットに生じる機械的誤差により、塗装ガン１４がフローティングの可動域以上且つガイド部材２３から離間する方向へ位置ずれすることもある。なお、フローティングの可動域とは、弾性体５２、５５の自然長から最大限に圧縮した高さまでの範囲を指す。
そこで、塗装ガン１４が、ガイド部材２３のＶ字の谷部を押圧しているか否かを確認できると好ましい。Ｖ字の谷部に対する塗装ガンの押圧の有無を検出できる例を次に説明する。

図１１において、図３と共通の構造は符号を流用して詳細な説明を省略する。
主たる変更点は、第１センサを、Ｖ字の頂点を通る直線上に１台配置したことである。
位置決め装置１０Ｃには、柱２１と長尺部（図２、符号７９）から延びる中心延出部材８５との間に、第１中心センサ８６が配置される。

第１中心センサ８６は、塗装ガン１４がガイド部材２３を押圧したことを検出するセンサである。第１中心センサ８６の検出部８７は、柱２１に当接している。
塗装ガン１４がガイド部材２３のＶ字の谷部を押圧すると、弾性体５２、５５が圧縮され、柱２１により検出部８７が押される。結果、第１中心センサ８６は、塗装ガン１４の押圧を検出できる。

塗装ロボットに生じる機械的誤差により、塗装ガン１４がフローティングの可動域以上且つガイド部材２３から離間する方向へ位置ずれした場合には、検出部８７が押されることがない。すなわち、第１中心センサ８６は、塗装ガン１４の押圧を検出しないことになる。

これまでの説明では、センサで塗装ガンの位置や傾きを検出して、塗装ガンの位置ずれや傾きを補正した。また、センサで塗装ガンの押圧の有無を検出した。
ところで、塗装ガンの位置決めは、センサが無くても可能である。センサが無くなると装置費用が安価になる。その例を次に説明する。

図１２において、図３と共通の構造は符号を流用して詳細な説明を省略する。
主たる変更点は、第１センサを無くしたことである。
位置決め装置１０Ｄは、ガイド部材２３をフローティング支持する弾性体２７、５２、５４を備える。

位置決め装置１０Ｄの作用を図１３に基づいて説明する。
図１３（ａ）に示すように、塗装ロボット（図１、符号１２）で塗装ガン１４を矢印（１０）のように移動させる。このとき、塗装ロボットに機械的誤差が生じることにより、先端アーム１３の軌跡が、初期設定の軌跡から位置ずれしている。

（ｂ）に示すように、塗装ガン１４がガイド部材２３の第１左板部５３のみに接触し、塗装ガン１４の押圧が継続する。このとき、塗装ガン１４の接触点をＰ４とし、点Ｐ４を頂点とする力の三角形を考える。なお、ガイド部材２３は、Ｙ方向に摺動自在に設けられるものとする。ガイド部材２３は、塗装ガン１４の押圧力の一つであり且つ三角形の一辺の向きに沿う力Ｆ_Ｙにより押圧され、矢印（１１）のように移動する。

結果、（ｃ）に示すように、塗装ガン１４は、Ｙ方向に移動したガイド部材２３のＶ字の谷部に当たる。つまり、塗装ガン１４の位置決めが完了した。位置決め装置１０Ｄは、センサを用いないため、装置費用を安価にできる。

次に、位置決め装置１０Ｄを用いて実施される位置決め方法を図１４に基づいて説明する。
図１４（ａ）に示すように、塗装ガン１４を矢印（１２）のように移動させる。
（ｂ）に示すように、塗装ガン１４の押圧力で、弾性体５２、５５を最大限に圧縮する。このとき、ガイド部材２３の頂部の位置は、初期位置よりも距離Ｌ１だけ基部１７側に寄る。

塗装ガン１４を矢印（１３）のように移動させると、（ｃ）に示すように、塗装ガン１４がガイド部材２３から離間する。

そして、塗装ガン１４を矢印（１４）のように移動させる。仮に塗装ガン１４が、（ｂ）で設定した位置よりも距離（Ｌ１／２）だけガイド部材２３から離間する側へずれても、（ｄ）に示すように、ガイド部材２３は弾性体５２、５５に押され、Ｖ字の谷部が塗装ガン１４に接触する。

以上に述べた位置決め装置１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの作用効果を以下に記載する。
図１３に示す構成により、ガイド部材２３がフローティング支持され且つＹ方向に摺動自在であることにより、（ｂ）に示すように塗装ロボットの先端アーム１３の軌道が予め教示した軌道から微小量だけずれても、（ｃ）に示すようにガイド部材２３は塗装ガン１４に押圧されて塗装ガン１４を挟むように移動する。結果、塗装ガン１４の円筒部８１がＶ字の谷部に当たる。

一方、図２に示す構成により、塗料供給部３３は、ガイド部材２３と一体であるから、塗装ガン１４の位置ずれに追従することができ、塗装ロボット１２に再教示しなくても塗料供給部３３に対する塗装ガン１４のドッキング精度が維持される。したがって、塗装ロボット１２に位置ずれが生じても、再教示の必要を無くすことができる。

図１１に示す構成により、第１センサ８６を、長尺部とスライド部材２３との間に、長尺部の延び方向と直交する方向に沿って設けることにより、第１センサ８６で、ガイド部材２３に対する塗装ガン１４の押圧の有無を検出できる。仮に、塗装ロボットに生じる機械的誤差により、塗装ガン１４がフローティングの可動域以上且つガイド部材２３のＶ字の谷部から離間する方向へ位置ずれしても、第１センサ８６で、塗装ガン１４がＶ字の谷部を押圧していないことを検出できる。

図７に示す構成により、２つの第２センサ７２、７３を、長尺部の延び方向と平行な方向に並べることにより、第２センサ７２の検出結果と第２センサ７３の検出結果を比較することにより、塗装ガン１４の軸方向の傾きを検出することができる。

図４（ｂ）に示す構成により、一対の第１センサ５９、６２の検出値の差が所定値を超えた場合には、塗装ガン１４の円筒部８１がガイド部材２３のＶ字の谷部に当たらず、Ｖ字の端部等に当たっていることになる。このような状態のとき、制御部１５が第１警報発生部８３へ信号を発するため、塗装ガン１４の円筒部８１がＶ字の谷部に正常に当たっていないことを、作業者に認識させることができる。

一方、図７（ｂ）に示す構成により、一対の第２センサ７２、７３の検出値の差が所定値を超えた場合には、塗装ガン１４の中心軸４８が鉛直線８８に対して角度θ１だけ傾いていることになる。このような状態のときも、制御部１５が第２警報発生部８４へ信号を発するため、塗装ガン１４の円筒部８１がＶ字の谷部に正常に当たっていないことを、作業者に認識させることができる。

加えて、図４（ｂ）に示す構成により、一対の第１センサ５９、６２の検出値の差が所定値を超えた場合には、一対の第１センサ５９、６２の検出値の差が所定値未満になるように、制御部１５で塗装ロボットを制御する。結果、塗装ガン１４の円筒部８１がＶ字の谷部に当たる。すなわち、Ｖ字の谷部に対する塗装ガン１４の位置ずれを補正することができる。

さらに、図７（ｂ）に示す構成により、一対の第２センサ７２、７３の検出値の差が所定値を超えた場合には、一対の第２センサ７２、７３の検出値の差が所定値未満になるように、制御部１５で塗装ロボットを制御する。結果、塗装ガン１４の円筒部８１がＶ字の谷部に当たる。すなわち、Ｖ字の谷部に対する塗装ガン１４の位置ずれを補正することができる。

図７（ｃ）に示すように、塗装ガン１４をガイド部材７１に当てたとき、塗装ガン１４の軸方向端部に備えるフランジ３２が、ガイド部材７１の上面３１に係合するため、塗装ガン１４の軸方向の位置決めを確実に行うことができる。

図１４（ｂ）に示すように、最初に塗装ロボットに塗装ガン１４の位置決め座標を教示するとき、塗装ガン１４でガイド部材２３を押圧し、弾性体５２、５５を圧縮させる。そのため、塗装ガン１４の位置決め座標は、弾性体５２、５５が圧縮されていない状態に比べ、基部１７側に移動する。すなわち、弾性体５２、５５を圧縮させた状態で、塗装ガン１４の位置決めを行う。

仮に、（ｄ）に示すように、塗装ロボットに機械的誤差が生じ、塗装ガン１４の位置が（ｂ）に比べてガイド部材２３から離間する側に微小量（Ｌ１／２）だけ位置ずれしても、弾性体５２、５５が最大限に圧縮されていないため、弾性体５２、５５のばね作用でガイド部材２３が押される。その結果、塗装ガン１４にガイド部材２３が接触させることができる。したがって、塗装ガン１４がガイド部材２３から離間する方向へ位置ずれしても、塗装ガン１４を位置決めすることができる。

なお、図２で説明した弾性体２５、２７と図３で説明した弾性体５２、５５と図６で説明した弾性体７６は、全て圧縮コイルばねとしたが、圧縮コイルばねに替えて、空気ばねや板ばね等のばね、ゴムや樹脂等の弾性材料を適用しても差し支えない。

加えて、図２において、塗料供給機構２４を鉛直方向に沿って配置し、塗装ガン１４を鉛直向きにして塗装ガン１４の位置決めを行うようにしたが、塗料供給機構２４を水平方向に沿って配置し、塗装ガン１４を水平向きにして塗装ガン１４の位置決めを行うようにしてもよい。すなわち、図３において、水平方向に配置した第１左板部５３及び第１右板部５６を、鉛直方向に配置してもよい。

さらに、図２において、位置決め装置１０は、塗装室１１に縦置きしたが、位置決め装置１０を塗装室１１に横置きし、塗装ガン１４の位置決めを行うようにしてもよい。

尚、本発明に係るセンサには、塗装ガンの押圧力を検出する荷重センサが好適であるが、その他のセンサを適用してもよい。
例えば、塗装ガンの押圧を検出するリミットスイッチを適用してもよい。リミットスイッチのオン・オフを検出値とする。加えて、塗装ガンの押圧により移動するガイド部材の変位を検出するレーザ変位センサを適用してもよい。レーザ変位センサで検出される変位量を検出値とする。

本発明の塗装ガンの位置決め技術は、車体塗装工程に好適である。

１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…位置決め装置、１２…塗装ロボット、１４…塗装ガン、１５…制御部、１７…基部、２２…スライド部材、２３、７１…ガイド部材、２５、２７、５２、５５、７６…弾性体、２９…軸方向端部（軸方向後端部）、３１…端面（上面）、３２…フランジ、３３…塗料供給部、４８…中心軸、５９、６２、８６…第１センサ、７２、７３…第２センサ、７９…長尺部、８１…円筒部、８２…直線、８３…第１警報発生部、８４…第２警報発生部、Ｆ_Ａ…第１左押圧力、Ｆ_Ｂ…第１右押圧力、Ｆ_Ｃ…第２上押圧力、Ｆ_Ｄ…第２下押圧力、α、β…所定値。

Claims

円弧部を有する塗装ガンを対象とし、この塗装ガンを備える塗装ロボットの可動域内に設けられ、前記塗装ガンの位置を決める塗装ガンの位置決め装置であって、
前記塗装ロボットの可動域内に設けられ長尺部を有する基部と、
この基部に弾性体を介してフローティング支持され前記基部に摺動自在に設けられるスライド部材と、
このスライド部材に設けられ前記塗装ロボットに向かって開くＶ字形状のガイド部材と、
前記塗装ガンの中心軸が前記基部の延び方向に平行な状態で、前記塗装ガンの円弧部を前記ガイド部材のＶ字の谷部に当てたときに、前記塗装ガンに接続可能となるように前記スライド部材に設けられ、前記塗装ガンへ塗料を供給する塗料供給部とからなり、
塗装室に案内部が設けられ、この案内部に前記基部が立てられており、
前記案内部に設けた溝部にＸ方向及びＹ方向に摺動自在にスライダが挿入され、このスライダに前記スライド部材が立てられており、
前記基部と前記スライド部材との間、及び／又は前記基部と前記ガイド部材との間に、前記基部の延び方向と直交する方向に沿うとともに、平面視で前記ガイド部材のＶ字を二分割するように前記Ｖ字の頂点を通る直線に対し、両側に一対、前記塗装ガンが前記ガイド部材を押圧したことを検出する第１センサが設けられていることを特徴とする塗装ガンの位置決め装置。
前記第１センサとは別に、前記基部の延び方向と平行な方向に、前記塗装ガンが前記ガイド部材を押圧したことを検出する第２センサが、複数並べられることを特徴とする請求項１記載の塗装ガンの位置決め装置。
前記第２センサは、前記基部の延び方向と平行な方向に、一対設けられ、
前記一対の第１センサの検出値の差が所定値を超えた場合、前記一対の第１センサの検出値の差が前記所定値未満になるように、前記塗装ロボットを制御し、
前記一対の第２センサの検出値の差が所定値を超えた場合、前記一対の第２センサの検出値の差が前記所定値未満になるように、前記塗装ロボットを制御する制御部を有することを特徴とする請求項２記載の塗装ガンの位置決め装置。
前記塗装ガンの軸方向端部には、前記ガイド部材の端面に係合するフランジが備えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の塗装ガンの位置決め装置。
請求項１記載の塗装ガンの位置決め装置を用いて実施する塗装ガンの位置決め方法において、
最初に前記塗装ロボットに前記塗装ガンの位置決め座標を教示するとき、前記塗装ロボットの動作により前記塗装ガンで前記ガイド部材を押圧し、前記弾性体が圧縮された状態で、前記塗装ガンの座標を前記塗装ロボットに記憶させることを特徴とする塗装ガンの位置決め方法。