JP5943665B2 - 除塵ロボット及び除塵ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ワイプ部材が被除塵物に接触して塵埃を取り除く除塵ロボット及び除塵ロボットシステムに関する。

製品の塗装品質を確保するには、塗装前の被除塵物からごみやダストを取り除き、その塗装面を清浄な状態にすることが重要である。このため、製品の形状や大きさに応じた各種の除塵方法がある。例えば自動車ボディで除塵作業（ワイプ作業やダストオフ作業とも言う）を行う場合には、この作業が塗装と同様に溶剤雰囲気の作業スペースで行われ、自動車ボディの水平面及び側面の広いエリアを駝鳥の羽根を用いたブラシなどで除塵している。

ここで、例えば、特許文献１には、除塵作業の自動化を図る技術が開示されている。当該特許文献１の作業スペースには、自動車ボディの搬送方向で見て、除電用のエアを自動車ボディに吹き付けるロボット、水平面用の自動拭き取り機、側面用の自動拭き取り機の順に設置され、除塵作業の自動化を図っている。

一方、近年の自動車の生産体制は、多車種を混ぜて同じラインに流す方式に移行しており、塗装作業では自動車ボディの形状に柔軟に対応できるロボットが採用されている。そして、特許文献２に記載のように、除塵作業においてもそのロボット化を図る技術が提案されている。この特許文献２に記載のロボットは、自動車ボディを拭き取るワイプ部材や自動車ボディに付着した塵埃をエアで吹き飛ばすエアノズル部材を有している。

特開平５−２００３４８号公報 特開２０１０−８９０１０号公報

しかしながら、従来の自動除塵装置や上記特許文献１に記載の作業スペースには、除電エアブロー用のロボットの他、水平面用の自動拭き取り機や側面用の自動拭き取り機をそれぞれ別個に設置しているので、これでは当該作業スペースが自動車ボディの搬送方向に沿って広くなるという問題がある。
また、上述した特許文献２に記載された技術では、ワイプ部材が自動車ボディを拭き取るための作業スペースと、エアノズル部材が自動車ボディに付着した塵埃を吹き飛ばすための作業スペースとが別個に設置されており、やはり作業スペースが自動車ボディの搬送方向に沿って広くなる。

このように、作業スペースが広くなると、空気の温度調整や照明設備などに多くのエネルギーを費やすことになり、イニシャルコスト及びランニングコストを削減できない。
さらに、特許文献１に記載のロボットは、除電用のエアノズルを除塵ロボットの先端に備えるだけであって自動車ボディを拭き取っておらず、一方、特許文献２に記載のロボットは、ワイプ部材やエアノズル部材がロボットの先端に設置されるのみであり、除電による分離機能や集塵機能を備えていない。このため、除塵の作業効率が悪く、また、自動車ボディに付着した塵埃をエアノズル部材からのエアで吹き飛ばすと、ワイプ部材で集めた塵埃の捕獲と再飛散防止が十分できないという課題も残されている。

本発明は、上述の如き実情に鑑みてなされたもので、一台で除電による分離機能、拭き取り機能、及び集塵機能を備えた小型の除塵ロボット及び除塵ロボットシステムを提供することを目的とする。

本発明による除塵ロボットは、被除塵物の形状に倣って移動可能に構成された多関節型の作業アームと、作業アームとともに移動可能に構成され、被除塵物に接触して作業するワイプ部材とを具備した除塵ロボットであって、ワイプ部材は、作業アームに連結されるケーシングと、ケーシングにそれぞれ設けられた、被除塵物に付着した塵埃を帯電した空気によって除電する除電部と、回転によって被除塵物から塵埃を拭き取るブラシと、ブラシに対向して拭き取られた塵埃を吸引して廃棄させる吸引孔と、ブラシを回転させる駆動モータとを有し、除電部は、ブラシの周囲を取り囲み、除塵ロボットの外部の空気を吹き出し口から被除塵物に向けて吹き出す除電管と、除電管の内部に敷設された通電線と、通電線から吹き出し口に向けて突出した電極針とを有することを特徴とする。

また、作業アームの内部には、除塵ロボットの外部の空気を除電部に向けて供給する除電エア供給ホース、及び、拭き取られた塵埃を吸引して除塵ロボットを配置した作業スペースの床下に設けた排気部ダクトに向けて排出する排気ホースを有するようにしてもよい。なお、ケーシングは、被除塵物との距離を検出するセンサをさらに有してもよい。
また、ワイプ部材は、複数のブラシを有し、ブラシは、被除塵物から塵埃を拭き取る円筒外周面を有し、ブラシの各回転軸が作業アームの移動に応じて被除塵物の面方向に沿うように配置されており、各回転軸の回転方向と、円筒外周面で拭き取った塵埃を吸引孔に導く吸引力の作用方向とが同じ方向に設定されてもよい。

また、ワイプ部材は、ブラシを回転させるブラシ用円盤を有し、ブラシ用円盤は、その回転軸が作業アームの移動に応じて被除塵物の面方向に交差する方向に沿うように配置され、ブラシは、被除塵物から塵埃を拭き取る端面を有してもよい。
また、ブラシの回転数は、作業アームの移動速度に応じて制御されることもできる。
また、除塵ロボットは、被除塵物に付着した塵埃を検出する塵埃検出装置をさらに有してもよい。

また、上記の除塵ロボットを用いた除塵ロボットシステムは、除電部に向けて空気を供給する除電エア供給装置、及び、拭き取られた塵埃を吸引して廃棄させる集塵装置を、除塵ロボットを配置した作業スペースの外部にそれぞれ設けて構成することができる。
また、上記の被除塵物は、塗装前の自動車ボディであり、作業スペースは、溶剤雰囲気の領域となることがあり、その場合は防爆仕様のシステムとすることができる。

本発明によれば、除電部、ブラシ、吸引孔、駆動モータをワイプ部材に集約し、一台の除塵ロボットが除電による分離、拭き取り、及び集塵の各機能を備えている。したがって、除塵作業用のスペースは集約された分だけ狭くて済み、省スペース化及び小型化を達成した除塵ロボット及び除塵ロボットシステムを提供することができる。

本発明による除塵ロボットシステムの平面図である。 本発明による除塵ロボットシステムの正面図である。 本発明による除塵ロボットや付帯装置の構造を説明する図である。 本発明の除塵ロボットに適用可能なワイプ部材の外観斜視図である。 図４に示すワイプ部材の側面図である。 図４に示すワイプ部材の背面図である。 本発明の除塵ロボットに適用可能な除電エア供給装置の模式図である。 本発明の除塵ロボットに適用可能な他のワイプ部材の外観斜視図である。 図８に示すワイプ部材の側面図である。 本発明の除塵ロボットに適用可能なさらに他のワイプ部材の外観斜視図である。 図１０に示すワイプ部材の側面図である。 図１０に示すワイプ部材の底面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の除塵ロボットシステムについて、被除塵物として自動車ボディを例に挙げて説明する。図１は、本発明による除塵ロボットシステムの平面図、図２は、本発明による除塵ロボットシステムの正面図、図３は、本発明による除塵ロボットや付帯装置の構造を説明する図である。
これら各図において、１は除塵システム、２は作業スペース、３は外部、４は床下、５はコンベア、６は集塵装置、１０ａは図７で後述する除電装置１０の除電エア供給装置、１３は制御盤、２０は除塵ロボットである。

除塵システム１は、建屋内で例えばトンネル状に形成され、作業灯に照らされた除塵用の作業スペース２を有する。この作業スペース２は、当該建屋内の塗装用の作業スペース（図示しない）の手前側に位置しており、この塗装用の作業スペースと同様に溶剤雰囲気のスペースとなっている。このため、作業スペース２は、上方天井部から下方天井部に向かって均一な温度、湿度調整された空気の流れがあり、塵埃の舞い上がり、外部空気の流入と流出がないように区画されている。

除塵システム１は、作業スペース２の内部で自動車ボディ６０を搬送するコンベア５の左右に一対の除塵ロボット２０を有している。この自動車ボディ６０が本発明の被除塵物に相当する。
コンベア５は、自動車ボディ６０の底面６３を支持しており、水平面６１を作業スペース２の上方に、左右の各側面６２，６２を作業スペース２の横方にそれぞれ向けた姿勢の自動車ボディ６０を上記塗装用の作業スペースに向けて搬送する。なお、この自動車ボディ６０の搬送方向を図１では右側を指す矢印で示す。

除塵ロボット２０は、自動車ボディ６０の側面６２，６２に対峙する作業スペース２の横脇にそれぞれ配置される。除塵ロボット２０は、いずれも防爆対応で構成され、その各々が所定のロボットプログラムに基づいて水平面６１及び対向の側面６２に接触して除塵作業を行う。
これに対し、除塵システム１は、集塵装置６や除電エア供給装置１０ａ等、除塵ロボット２０の付帯装置を有するが、これら集塵装置６や除電エア供給装置１０ａは、作業スペース２の内部ではなく、外部３に配置される。

図３に示すように、集塵装置６は、駆動モータ７、集塵機８や排気路９を有する。
集塵機８は、駆動モータ７で駆動可能に構成され、小型のバックフィルタを有し、排気ホース２６に接続されている。なお、バックフィルタに替えて小型のサイクロンを有しても良い。排気ホース２６内の空気は、集塵機８のフィルタ及び排気路９を経由して例えば作業スペースの床下４に設けた排気部ダクトに排出される。

また、制御盤１３も外部３に配置される。この制御盤１３は、除電エア供給装置駆動用回路１４、ロボット駆動用回路１５、集塵装置駆動用回路１６を有する。
ロボット駆動用回路１５は、除塵ロボット２０や図４等で後述するセンサ３８に、除電エア供給装置駆動用回路１４や集塵装置駆動用回路１６は、外部３の除電エア供給装置１０ａや集塵装置６にそれぞれ電気的に接続される。

ここで、上述した除塵ロボット２０は、作業スペース２の横脇に設置された基台２１と、この基台２１に動作自在に支持され、自動車ボディ６０の形状に倣って移動可能に構成された多関節型の作業アーム２２と、この作業アーム２２とともに移動可能なフェザーローラ３０とを備えている。当該フェザーローラ３０が本発明のワイプ部材に相当し、自動車ボディ６０に接触する。

作業アーム２２は、例えば、第１アーム２３、第２アーム２４、及び３個の回転軸を持つ先端部２５を有する。第１アーム２３が基台２１に対して旋回可能に、第２アーム２４は第１アーム２３に対して首ふり旋回可能にそれぞれ構成され、先端部２５は第２アーム２４の先端に旋回可能に設置され、フェザーローラ３０が先端部２５に首ふり回転自在に支持されている。
そして、作業アーム２２は、ロボット駆動用回路１５からの信号に応じてフェザーローラ３０の位置や向きを逐次変更しながら、フェザーローラ３０を自動車ボディ６０の水平面６１及び対向の側面６２に接触させる。

また、作業アーム２２の内部、より詳しくは、第２アーム２４や先端部２５の内部には排気ホース２６が埋設されており、この排気ホース２６の一端はフェザーローラ３０に接続し、排気ホース２６の他端は集塵装置６に接続する。
これら第２アーム２４や先端部２５の内部には除電エア供給ホース２７も埋設される。この除電エア供給ホース２７の一端は除電エア供給装置１０ａに接続し、除電エア供給ホース２７の他端はフェザーローラ３０に接続している。さらに、図４等で後述する駆動モータ３５用の電源ケーブルまたはエア供給ホースや、センサ３８への信号線なども第２アーム２４や先端部２５の内部に設けることができる。

次に、図４は、本発明の除塵ロボットに適用可能なワイプ部材の外観斜視図、図５は、図４に示すワイプ部材の側面図、図６は、図４に示すワイプ部材の背面図である。
フェザーローラ３０は、ケーシング３１、ブラシ４０、除電部５０を備え、自動車ボディに付着した塵埃の除電、この除電された塵埃の自動車ボディからの拭き取り、この拭き取られた塵埃の吸引の各機能を備えている。

具体的には、図４で示したワイプ部材の配置関係について、同図に併記したｘ，ｙ，ｚ軸を用いて説明すると、ケーシング３１は、ｙ軸正方向に向けて湾曲し、この湾曲した面の内側にブラシ４０を収容可能な本体３２を有する。
ブラシ４０は、その回転軸４１が上記作業アームの移動に応じて自動車ボディの面方向に沿うように配置され、ｚ軸方向が長手方向に形成される。

本体３２は、ｙ軸負方向に向けて開口した略Ｕ字状断面を有し、この略Ｕ字状断面が回転軸４１の長手方向に沿って形成されている。なお、ケーシング３１は、回転軸４１の長手方向の両端に相当する位置に支持面３２ａ，３２ｂを有し、回転軸４１の両端は支持面３２ａ，３２ｂに回転自在に支持される。
一方、本体３２の中央部分は、ｙ軸正方向に向けて突出し、その上端部分には、上記作業アームの先端部に連結されるフランジ３４が形成される。また、このフランジ３４の内側には、上記排気ホースの一端に連通する吸引孔３３が本体３２を貫通して形成されている。

フェザーローラ３０は、図５に示した右向きの矢印方向（ｘ軸正方向）に前進し、その反対方向に後退できる。このため、本体３２と支持面３２ａ，３２ｂとの境界付近にはセンサ３８を設置可能である。
例えば、まず、支持面３２ａの下方右端及び下方左端の各近傍にセンサ３８をそれぞれ１個ずつ設け、また、もう一方の支持面３２ｂの下方右端及び下方左端の各近傍にもセンサ３８をそれぞれ１個ずつ設ければ、前進或いは後退するフェザーローラ３０と自動車ボディとの距離を検出できる。なお、センサ３８は本体３２に設置しても良い。また、これら計４個のセンサ３８のうち少なくとも３個のセンサ３８を設ければ、回転軸４１と自動車ボディの面方向との平行状態も検出可能であるが、前進側或いは後退側のいずれか一方側に計２個のセンサ３８を設置しても良い。図３で説明したロボット駆動用回路１５は、ケーシング３１と自動車ボディとが必要以上に接近した場合には、上記除塵ロボットを所定の退避位置まで速やかに退避可能になる。この点は除塵ロボットによる作業効率の向上に寄与する。

次に、ブラシ４０の回転軸４１には、例えば駝鳥の羽根が回転軸４１の径方向に沿って複数植設されており、これら駝鳥の羽根の先端部分が自動車ボディに接触して塵埃を拭き取る円筒外周面４２をなす。
ここで、本体３２の湾曲面の外側には、ブラシ４０を回転させる駆動モータ３５が設置される。この駆動モータ３５は例えばエアモータであり、ｚ軸正方向寄りで本体３２に載置されている。

この駆動モータ３５の駆動軸は、ｚ軸正方向側に位置するリンク３６を介して回転軸４１に連結され、フェザーローラ３０は図５に示した右向きの矢印方向（ｘ軸正方向）に前進するのに対し、ブラシ４０は図５で見て時計回りに回転する。
なお、防爆対応の駆動モータ３５であれば、上記エアモータに限定されず、電動モータであっても良い。

図７は、本発明の除塵ロボットに適用可能な除電エア供給装置の模式図である。除電装置１０は、作業スペースの外部に配置されるエア供給ポンプ１１や電源回路１２を有する除電エア供給装置１０ａと、作業アームに部分的に埋設される除電エア供給ホース２７と、上記フェザーローラに設けられる除電部５０とからなる。この除電部５０は特殊防爆構造（例えばｓ１Ｇ４等）であり、上記ブラシの周囲を取り囲む除電管５１を有する。

除電管５１は、図４に示したケーシング３１のうち下方の外周縁に沿って延び、本体３２の内壁及び支持面３２ａの内壁にそれぞれ固定される。
除電管５１のうち本体３２の内壁に固定された箇所には、複数の吹き出し口５４が形成される。これら吹き出し口５４は、回転軸４１の長手方向に沿って所定間隔で穿設されており、接触する自動車ボディに向けて、換言すれば、ｙ軸負方向に向けて開口している。

また、除電管５１の内部には、絶縁材料で被覆された防爆対応の通電線５２が敷設される。通電線５２には、吹き出し口５４に対応した位置にて、この吹き出し口５４に向けて突出した電極針５３がそれぞれ形成される。この電極針５３も絶縁材料で被覆された防爆対応で構成される。
除電管５１は除電エア供給ホース２７に連通し、エア供給ポンプ１１に接続されている。さらに、この除電エア供給ホース２７の内部にも同じく防爆対応の通電線５２が分岐して敷設されており、通電線５２は電源回路１２に電気的に接続される。これにより、接触する自動車ボディに付着した塵埃とは逆極性で帯電された空気が、吹き出し口５４から自動車ボディに所定の圧力で供給される。

なお、この例では、前進・後退可能なフェザーローラ３０に適用される除電部５０を説明した。しかし、仮に上記の後退方向への移動を禁止し、前進方向への移動のみを許容した場合には、この前進方向側の吹き出し口５４は、これから接触する自動車ボディの塵埃を払い出すために、当該自動車ボディに向けて開口する一方、上記後退方向側の吹き出し口５４は、塵埃を拭き取ったブラシの上記円筒外周面に向けて開口する構成でも良い。若しくは、この前進方向側にだけ除電管５１を設け、これから接触する自動車ボディに向けて帯電された空気を供給する一方、上記後退方向側には、ブラシに付着した塵埃とは逆極性に帯電した棒状の給電線を設け、塵埃を拭き取った円筒外周面に接触させる構成であっても良い。

図４に示した除電部５０、ブラシ４０、吸引孔３３、駆動モータ３５を備えたフェザーローラ３０の総重量は約１５ｋｇ程度で済み、従来の如く大型のワイプ部材が作業スペース中の気流を乱すとの懸念もなく、さらに、そのワイプ部材に必要な風量を大幅に減らせるので、塵埃の飛散防止や付帯設備の小型化を達成できる。

上述した小型のフェザーローラ３０を用いれば、まず、図３の作業スペース２では、塵埃の発生源となる排気ダクトを排除できる。また、フェザーローラ３０の吸引孔からの排気ホース２６や、フェザーローラ３０の除電部に向かう除電エア供給ホース２７をいずれも作業アーム２２の内部に設置でき、これら各ホース２６，２７が作業アーム２２の外部に露出した場合に比して作業スペース２中の気流を乱さない。よって、この気流の乱れによる塵埃の飛散や、塵埃への静電荷の蓄積を防止できる。
また、小型のバックフィルタで塵埃のみを捕集する集塵装置６や、図１や図２で示した除電エア供給装置１０ａを作業スペース２の外部３に設置したり、これら付帯設備の小型化も図ることができる。したがって、作業スペース２を積極的に小さくできる。

また、上記のように構成された除塵システム１によれば、塗装前の自動車ボディ６０が作業スペース２に到達すると、この自動車ボディ６０の車種が自動的に検出され、制御盤１３はその車種に該当するロボットプログラムを自動的に選択する。
除塵ロボット２０、集塵装置６及び上記除電装置の除電エア供給装置１０ａが制御盤１３からの駆動信号によって稼働を開始し、この除塵ロボット２０は、フェザーローラ３０を有した作業アーム２２がコンベア５で搬送中の自動車ボディ６０に接近する。

一般に、乾燥した空間や気流の生じている空間では静電気が発生し易く、当該空間内を浮遊する塵埃のみならず、接地した自動車ボディ６０であっても静電荷が蓄積し、塵埃は自動車ボディ６０に容易に付着する。このため、作業アーム２２は、フェザーローラ３０にて、例えば水平面６１、次いで、対向の側面６２の順に除塵作業を行う。その後、コンベア５は自動車ボディ６０を塗装用の作業スペースに搬送する。なお、作業スペース２に搬送された際に、自動車ボディ６０に対する塵埃の付着状況を検知することにより、作業アーム２２は、水平面６１や対向の側面６２のいずれかを重点的に、若しくは、水平面６１や対向の側面６２のいずれか一方のみ、又は、水平面６１或いは対向の側面６２の一部分だけを作業するようにしても良い。

これにより、静電気力によって自動車ボディ６０に付着していた塵埃には、当該塵埃とは逆極性で帯電された空気が図４で説明したフェザーローラ３０の除電部５０から供給され、この塵埃の静電気が除去される。除電された塵埃は中和状態になり、フェザーローラ３０のブラシ４０に拭き取られ、自動車ボディ６０から分離する。
集塵装置６は、フェザーローラ３０のケーシング３１の内部、特にブラシ４０と吸引孔３３との間の空気を吸引している。この結果、ブラシ４０に拭き取られた塵埃は、周辺の空気とともに吸引孔３３で吸引され、排気ホース２６を経由して外部３に設置された集塵装置６に向けて排出される。この集塵装置６に集められた塵埃を含む空気は集塵機８に導入される。当該空気中の塵埃は集塵機８のフィルタまたはサイクロンで捕集され、廃棄される。これに対し、集塵機８のフィルタを通過した空気は、排気路９を介して床下４に排気される。

ここで、上記の除電部５０が、帯電した空気を自動車ボディにだけ供給し、ブラシ４０には供給しない構成、つまり、被除塵物用の除電部５０であった場合には、ブラシ用の除電部をケーシング３１の内部にさらに設けることも可能である。これは、自動車ボディとブラシ４０との摩擦による静電気によって、自動車ボディから離れた塵埃が帯電してブラシ４０に付着し得る点を考慮したものである。この場合には、ブラシ用の除電部を吸引孔３３の近傍に配置しておき、当該摩擦による静電気を除去すべく、ブラシ４０に付着していた塵埃とは逆極性で帯電された空気をブラシ４０に供給すれば、このブラシ４０に付着していた塵埃は、ブラシ用の除電部で除電され、ブラシ４０から脱落する。そして、当該塵埃は、自動車ボディに再び付着し易い状態になったとしても上記集塵装置で排出される。

図８は、本発明の除塵ロボットに適用可能な他のワイプ部材の外観斜視図であり、図９は、図８に示すワイプ部材の側面図である。
フェザーローラ３０Ａは、図４に示したフェザーローラ３０に比してブラシ４０を２本に変更した例であり、当該フェザーローラ３０と同じ機能を有する構成については同一の符号を付してその説明を省略し、また、図８で示したワイプ部材の配置関係も同図に併記したｘ，ｙ，ｚ軸を用いて説明する。フェザーローラ３０Ａは、各ブラシ４０，４０´の回転軸４１が略平行方向に沿って並設されている。このため、ケーシング３１Ａは、図４に示したケーシング３１よりも、ｘ軸方向にも長く形成された本体３２Ａを有する。

また、リンク３６Ａは、駆動モータ３５の駆動軸と２本の回転軸４１，４１とを連結するが、これら離間した回転軸４１と回転軸４１との間に、例えば中間歯車（図示しない）を有している。これにより、フェザーローラ３０Ａは図９に示した右向きの矢印方向に前進し、この図９で右側に位置するブラシ４０は時計回りに回転するのに対し、同じく図９で左側に位置するブラシ４０´はこの図９で見て反時計回りに回転する。このことによりフェザーローラ３０Ａは移動方向を前進後退のいずれの方向にも対応可能なため、作業効率の向上が図れる。

これらの回転方向は、自動車ボディから離れて各ブラシ４０に付着していた塵埃を吸引孔３３で効率良く吸引するために特定したものである。より具体的には、仮に除電部５０による塵埃の除電効果が低下しても、ケーシング３１Ａの内部では、自動車ボディに接触後のブラシ４０の回転方向と上記集塵装置による吸引力の作用方向とが同じ方向（ｙ軸正方向）になり、ブラシ４０に付着した塵埃がブラシ４０から離れ易くなるからである。なお、除電部５０の他、上述したブラシ用の除電部をケーシング３１Ａの内部に設けても良く、また、図４で示したセンサ３８をケーシング３１Ａに設置し、フェザーローラ３０Ａと自動車ボディとの距離を検出しても良い。

図１０は、本発明の除塵ロボットに適用可能なさらに他のワイプ部材の外観斜視図、図１１は、図１０に示すワイプ部材の側面図であり、図１２は、図１０に示すワイプ部材の底面図である。フェザーローラ３０Ｂは、図４及び図８に示したフェザーローラ３０，３０Ａに比べ、その進行方向を限定しない例であり、当該フェザーローラと同じ機能を有する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

この例のケーシング３１Ｂは、図４や図８で示したｙ軸負方向に向けて拡径し、この拡径した面の内側に複数束のブラシ４０Ｂを収容可能な本体３２Ｂを有する。束状の各ブラシ４０Ｂは、断面が略楕円形に形成されており、この略楕円形の端面４３が自動車ボディに接触し、ブラシ４０Ｂのうち端面４３とは反対側の端面が本体３２Ｂ側に配置される。なお、各ブラシ４０Ｂは例えば翼型の断面で形成することも可能である。

図１２に示すように、本体３２Ｂの内部には、吸引孔３３の外周側にブラシ用円盤３７が設けられている。ブラシ用円盤３７は、本体３２Ｂの内部で駆動モータ３５に連結され、本体３２Ｂに対して回転可能に構成される。その回転軸は作業アームの移動に応じて被除塵物の面方向に交差する方向に沿って配置される。
束状の各ブラシ４０Ｂは、吸引孔３３の周方向に沿って所定間隔でブラシ用円盤３７に配置されるが、吸引孔３３の放射方向に沿って配置されず、送風機の前向き羽根のように、例えば図１２に時計回りの矢印で示したブラシ用円盤３７の回転方向に向いている。

このフェザーローラ３０Ｂの進行方向は、図４や図８に示した円筒外周面４２で塵埃を拭き取るブラシ構造に比べて前後のみならず、左右など複雑な方向にも容易に移動でき、このフェザーローラ３０Ｂは、拭き取り効率がより高くなる。
そして、除電部５０が自動車ボディに向けて空気を供給すると、除電された塵埃はブラシ４０Ｂの端面４３で拭き取られ、ブラシ４０Ｂの存在しない吸引孔３３の下方に集められ、周辺の空気とともに吸引孔３３で吸引される。なお、この場合にも、除電部５０の他、上述したブラシ用の除電部をケーシング３１Ｂの内部に設けても良く、また、図４で説明したセンサ３８をケーシング３１Ｂに設置しても良い。

以上のように、除塵作業では、被除塵物に付着した塵埃の除電による分離工程、被除塵物からの塵埃の拭き取り工程、この塵埃の吸引による廃棄工程が必要になる。しかし、本発明によれば、これら各工程はワイプ部材で実行される。
よって、除塵用の作業スペースは、ワイプ部材に集約された分だけ狭くて済み、除塵ロボットの他、水平面用の自動拭き取り機や側面用の自動拭き取り機をそれぞれ別個に設置していた従来例に比べれば約１／３程度の広さで足りる。また、ワイプ部材の作業スペースと清掃装置の作業スペースとを別個に設置していた従来例に比べれば約１／２程度の広さで足りる。この結果、空気の温度調整や作業スペースの照明設備などの作業スペースに必要なエネルギーの削減を達成できる。

特に、被除塵物の塗装前のような溶剤雰囲気の作業スペースでは、上記の作用効果が顕著になる。詳しくは、当該溶剤雰囲気の作業スペースに流れる空気は、作業者への影響や引火等の危険性を避け、その総てが排気されるので、循環による再利用が行われない。温度と湿度を調整した外気が作業スペース内に常に取り入れられるため、空気の温度調整により多くのエネルギーを費やす懸念があるが、本発明によれば、当該懸念を払拭でき、イニシャルコスト及びランニングコストを大幅に削減できる。

また、上述した各工程のロボット化を図れば、フレキシビリティ、すなわち、塵埃が多いと想定される位置（例えば自動車ボディのうち窪んだ箇所）を狙って重点的に拭き取ることができる。よって、塵埃の有無に拘わらず、総ての面を拭き取っていた自動機の場合に比べ、作業工程数も少なくて済む。なお、ロボット化を図れば、自動機の場合の搬送速度（約１〜６ｍ／ｍｉｎ程度）よりも高速の搬送やタクト搬送にも適用可能になる。

さらに、上記各工程をワイプ部材が実行すれば、消耗品も２台のワイプ部材のみで済み、ブラシの交換等のメンテナンスも簡単になる。
しかも、本発明のワイプ部材は、ブラシや除電部がケーシングに設けられ、さらに、このケーシングが吸引孔やブラシを回転させる駆動モータを有していても、作業アームとともに移動可能な構成、つまり、総重量が約１５ｋｇ程度の小型に形成できるので、機敏で小回りの利く除塵ロボットを提供でき、また、当該除塵ロボット自体の稼働に必要なエネルギーも削減できる。

なお、上述したブラシの回転数は、作業アームの移動速度に応じて制御可能である。例えば、作業アームの移動速度が速くなるに連れてブラシの回転数が上昇し、作業アームの移動速度が遅くなるにしたがってブラシの回転数が下降すれば、塵埃の拭き取りを効率良く行える。
また、除塵ロボットは、被除塵物に付着した塵埃を検出する塵埃検出装置を有してもよい。この塵埃検出装置の一例としてデジタルカメラを、例えばワイプ部材のケーシングに搭載する。一方、作業スペースには、照明器が被除塵物の通過する上方に設置されている。照明器は、被除塵物の表面に対して所定の角度を設けて向けられており、被除塵物の表面を例えば斜めから照射する。デジタルカメラは反射光を取り込んで被除塵物の表面を撮影し、その撮影結果を例えば制御盤に出力する。制御盤は、撮影したデータを解析して塵埃の付着位置を即座に特定し、その特定結果を除塵ロボットに出力する。これにより、ワイプ部材は塵埃の付着した箇所のみを拭き取ることができる。なお、塵埃検出装置は作業アームにも搭載可能であるが、作業スペースに設置してもよい。

なお、上記各実施例では、自動車ボディを被除塵物に具現化した例で説明したが、本発明の除塵ロボットは、自動車のバンパーや自動車用の各種部品、車両の他、重機や建機などの大型であって角の多い製品にも適用でき、さらに、建築物の内外装パネル、大型の家電製品や、小型の事務機器等のような狭間を有する製品にも適用可能である。換言すれば、本発明は、必ずしも溶剤雰囲気の作業スペースに限定されるものではない。そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、作業スペースの削減及び除塵ロボットの小型化を図った除塵ロボット及びこれを備えた除塵システムを提供できる。

１…除塵システム、２…作業スペース、３…外部、４…床下、５…コンベア、６…集塵装置、７…駆動モータ、８…集塵機、９…排気路、１０…除電装置、１０ａ…除電エア供給装置、１１…エア供給ポンプ、１２…電源回路、１３…制御盤、１４…除電エア供給装置駆動用回路、１５…ロボット駆動用回路、１６…集塵装置駆動用回路、２０…除塵ロボット、２１…基台、２２…作業アーム、２３…第１アーム、２４…第２アーム、２５…先端部、２６…排気ホース、２７…除電エア供給ホース、３０，３０Ａ，３０Ｂ…フェザーローラ、３１，３１Ａ，３１Ｂ…ケーシング、３２，３２Ａ，３２Ｂ…本体、３２ａ，３２ｂ…支持面、３３…吸引孔、３４…フランジ、３５…駆動モータ、３６，３６Ａ…リンク、３７…ブラシ用円盤、３８…センサ、４０，４０´，４０Ｂ…ブラシ、４１…回転軸、４２…円筒外周面、４３…円筒端面、５０…除電部、５１…除電管、５２…通電線、５３…電極針、５４…吹き出し口、６０…自動車ボディ、６１…水平面、６２…側面、６３…底面。

Claims (9)

1. 被除塵物の形状に倣って移動可能に構成された多関節型の作業アームと、該作業アームとともに移動可能に構成され、前記被除塵物に接触して作業するワイプ部材とを具備した除塵ロボットであって、
   前記ワイプ部材は、前記作業アームに連結されるケーシングと、該ケーシングにそれぞれ設けられた、前記被除塵物に付着した塵埃を帯電した空気によって除電する除電部と、回転によって前記被除塵物から塵埃を拭き取るブラシと、該ブラシに対向して前記拭き取られた塵埃を吸引して廃棄させる吸引孔と、前記ブラシを回転させる駆動モータとを有し、
   前記除電部は、前記ブラシの周囲を取り囲み、前記除塵ロボットの外部の空気を吹き出し口から前記被除塵物に向けて吹き出す除電管と、該除電管の内部に敷設された通電線と、該通電線から前記吹き出し口に向けて突出した電極針とを有することを特徴とする除塵ロボット。
2. 前記作業アームの内部には、前記除塵ロボットの外部の空気を前記除電部に向けて供給する除電エア供給ホース、及び、前記拭き取られた塵埃を吸引して前記除塵ロボットを配置した作業スペースの床下に設けた排気部ダクトに向けて排出する排気ホースを有することを特徴とする請求項１に記載の除塵ロボット。
3. 前記ケーシングは、前記被除塵物との距離を検出するセンサをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の除塵ロボット。
4. 前記ワイプ部材は、複数の前記ブラシを有し、該ブラシは、前記被除塵物から塵埃を拭き取る円筒外周面を有し、前記ブラシの各回転軸が前記作業アームの移動に応じて前記被除塵物の面方向に沿うように配置されており、各前記回転軸の回転方向と、前記円筒外周面で拭き取った塵埃を前記吸引孔に導く吸引力の作用方向とが同じ方向に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除塵ロボット。
5. 前記ワイプ部材は、前記ブラシを回転させるブラシ用円盤を有し、該ブラシ用円盤は、その回転軸が前記作業アームの移動に応じて前記被除塵物の面方向に交差する方向に沿うように配置され、前記ブラシは、前記被除塵物から塵埃を拭き取る端面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除塵ロボット。
6. 前記ブラシの回転数は、前記作業アームの移動速度に応じて制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の除塵ロボット。
7. 前記除塵ロボットは、前記被除塵物に付着した塵埃を検出する塵埃検出装置をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の除塵ロボット。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の除塵ロボットを備えた除塵ロボットシステムであって、
   前記除電部に向けて空気を供給する除電エア供給装置、及び、前記拭き取られた塵埃を吸引して廃棄させる集塵装置を、前記除塵ロボットを配置した作業スペースの外部にそれぞれ設けていることを特徴とする除塵ロボットシステム。
9. 前記被除塵物は、塗装前の自動車ボディであり、前記作業スペースは、溶剤雰囲気の領域であることを特徴とする請求項８に記載の除塵ロボットシステム。

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