JP6877768B2 - 建物の外壁をスプレー塗装するためのシステム及び方法 - Google Patents

建物の外壁をスプレー塗装するためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、スプレー塗装するためのシステム及び方法に関し、特に、軽量６軸ロボットアームによって建物の外壁をスプレー塗装するためのシステム及び方法に関し、軽量６軸ロボットアームは、３Ｄカメラに、また、そのエンドエフェクタ上でスプレーノズルに結合され、ミニゴンドラ上に搭載され、ミニゴンドラは、建物の屋上に位置するツインレールのセットに沿って横断するモータ駆動式プーリシステムによって持ち上げられる。
本発明は、軽量６軸ロボットアームを提供し、軽量６軸ロボットアームは、３Ｄカメラに、また、そのエンドエフェクタ上でスプレーノズルに結合され、軽量６軸ロボットアームは、ミニゴンドラ上に着座して、建物の外壁上でスプレー塗装を実施する。
塗装プロセスを実施するために（ミニゴンドラ上に着座した）ロボットアームの垂直ロケーションを位置特定するためミニゴンドラを持ち上げ持ち下げるようモータ駆動式プーリシステムを制御するためのミニゴンドラ内に位置する産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を使用する。
塗装される建物の外壁に平行にミニゴンドラを持ち上げ持ち下げるプーリシステムの制御モータはミニゴンドラ内に位置する。
ミニゴンドラは、モータ駆動式プーリシステム上に懸架し、モータ駆動式プーリシステムは、一対のレールに沿って横断し、塗装プロセスを実施するために直線距離（ｘ軸）に沿って移動するようミニゴンドラ／ロボットアームを誘導する。
塗装プロセスを行うためにロボットアームが停止するとミニゴンドラを固定するために各リニアアクチュエータ上にそれぞれ搭載された４つの真空吸引カップを使用し、吸引カップは、ミニゴンドラ内に位置する産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）によって制御される。
ミニゴンドラと塗装される壁との間の距離を測定し管理するための、ミニゴンドラ上の各リニアアクチュエータ上に搭載された３つの超音波距離センサを使用し、測定される距離は、その後、ミニゴンドラと塗装される壁との間の距離を制御する産業用ＰＣ（ミニゴンドラを持ち上げるプーリシステム上に位置するパーソナルコンピュータ）にフィードバックされることになる；ミニゴンドラ上の４つの真空吸引カップは、その後、ミニゴンドラを壁に固定するために起動されることになる。
ミニゴンドラが壁に固定されると、ロボットアーム上に搭載された３Ｄカメラは、塗装される壁エリアをスキャンするために起動されることになる。ソフトウェアプログラムは、塗料スプレー動作を実施するために、ロボットアームについて塗料スプレー動作の軌跡経路を計算することになる。
塗料スプレープロセス中に任意の塗料デブリ及び塗料降下物を収集するために塗料スプレーノズルの上を覆う収集フードを使用する。
塗装される壁面に加えられるミニゴンドラの衝撃を緩衝するための、ミニゴンドラ上の一対の壁面保護ホイールを使用する。
塗料可用性が維持されることを保証するために塗料容器内の塗料レベルをモニターするよう屋上に位置するコントローラを制御するための産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を使用する。
モータ駆動式プーリシステム上で釣り合わせるための水錘を使用する。
本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
図１は、本発明の一実施形態によるミニゴンドラを示す。軽量６軸ロボットアーム（２）は、壁に塗料をスプレーする、ロボットアームのエンドエフェクタ上に搭載された塗料スプレーノズル（１）によって建物の外壁を塗装するために採用される。ロボットアームは、ミニゴンドラ（１０）上に搭載され、ミニゴンドラ内に位置する制御モータ（９）を有するプーリシステムによって持ち上げられ、一方、屋上のプーリシステム上に位置する別のセットのモータ（１１）は、建物の屋上のツインレールのセット上で横方向に横断するようミニゴンドラを駆動する。プーリシステムは、塗装される建物の外壁に平行にミニゴンドラを上げ下げし、垂直に一番上から下まで、列ごとに壁をスプレー塗装する。
１．軽量６軸ロボットアーム（２）
６軸ロボットアームは、軽量であり、３Ｄカメラに、また、そのエンドエフェクタ上でスプレーノズル（エアレス塗料スプレーヤ）に結合される。ロボットアーム上に搭載された３Ｄカメラは、塗装される壁エリア（約１．２ｍ×１．２ｍ）をスキャンする；ソフトウェアプログラムは、その後、塗料スプレー動作を実施するためにロボットアームについて塗料スプレー動作の軌跡を計算することになる。
ロボットアームは、ミニゴンドラ内に搭載された産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）（５）によって（ＲＳ４２２ケーブル、ＴＣＰ／ＩＰを通して）制御される。
２．ミニゴンドラ（１０）の採用
ミニゴンドラ内のプーリシステムの制御モータを有するモータ駆動式プーリシステムによって持ち上げられる特別に設計されたミニゴンドラは、建物の外壁の塗装を実施するためにロボットアームを着座させる／収容するために使用される。ミニゴンドラ上に搭載された４つの真空吸引カップ（７）は、塗装プロセスを行うためミニゴンドラ／ロボットアームが「停止」するとミニゴンドラを壁に固定するのに役立つ。ミニゴンドラの更なる固定−搖動運動の防止を確保するため、ミニゴンドラに取付けられた引き綱が、ミニゴンドラを地上に固定するために使用される。
ミニゴンドラ上に搭載されたオンボードコントローラ（４）は、ミニゴンドラと塗装される壁との間の距離を管理し制御する。測定される距離は、オンボードコントローラから産業用ＰＣ（ミニゴンドラ内に位置するパーソナルコンピュータ）に送られ、産業用ＰＣは、塗装プロセスを開始するためにロボットアームを起動する。
３．ミニゴンドラ内の制御モータを有するモータ駆動式プーリシステム及び屋上コントローラ用の産業用ＰＣ
塗装される建物の外壁に平行にミニゴンドラを持ち上げ持ち下げるプーリシステムの制御モータ（９）は、ミニゴンドラ内に位置する。ミニゴンドラ内に位置する産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）は、この制御モータを制御し、塗装プロセスを実施するために、（ミニゴンドラ上に着座した）ロボットアームの位置を位置特定するために垂直高さ位置（ｙ軸）においてミニゴンドラを持ち上げ持ち下げる。産業用ＰＣは、同様に、別のモータ（１１）を制御し、別のモータ（１１）は、ミニゴンドラを、直線距離（ｘ軸）に沿って移動し、建物の屋上に位置するツインレールのセットに沿って横断するよう駆動する。
水錘（１２）は、ツインレール上でプーリシステムを釣り合わせるために使用される。
４．ノズルからスプレーされた塗料の制御（塗料容器レベルのモニタリング）及び放出
塗料は、ロボットアームのエンドエフェクタ上に搭載されたエアレス塗料スプレーヤによって壁にスプレーされることになる。塗料スプレーノズルの上を覆う収集フードは、スプレー塗装プロセス中に任意の塗料デブリ及び塗料降下物を収集するために使用される。産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）は、塗料可用性が維持されることを保証するために塗料容器内の塗料レベルをモニターするために使用される。
５．建物壁面塗装シーケンス
塗装シーケンスは、建物の左からであり、モータ駆動式プーリシステムがそれ自身右方向に横断するにつれて、右に向かって移動することになる。壁に対するスプレー塗装は、垂直に一番上から下まで、列ごとに行われることになる。各列が塗装されると、モータ駆動式プーリシステムは、右まで横断し、次に続く列を塗装するために、もう一度停止することになる。
６．地上コントローラ
ＲＳ４２２またはＲＳ４８５（長距離シリアル通信）を通して、産業用ＰＣは、同様に、リモート電子コントローラによって制御されて、地上でのモータ駆動式プーリシステムの制御を可能にする。
１ エアレス塗料スプレーヤ
２ ロボットアーム
３ ロボットアームコントローラ
４ オンボードコントローラ
５ 産業用ＰＣ
６ 壁面保護ホイール
７ 吸引カップシステム
８ 空気圧縮機
９ モータ駆動式システム
１０ ミニゴンドラ（１５０×６９０×１１５０）
１１ レールトラックシステムによって駆動されるモータ
１２ 水錘

Claims (9)

  1. 建物の外壁をスプレー塗装するためのスプレー塗装システムであって、
    モータ駆動式プーリシステム上に懸架するためのゴンドラを備え、前記モータ駆動式プーリシステムにおいて、前記ゴンドラは、一対のレールに沿って動作可能に横断して、塗装プロセスを実施するために前記レールの直線距離に沿って移動し、
    ６軸ロボットアームであって、３Ｄカメラに、また、６軸ロボットアームのエンドエフェクタ上でスプレーノズルに結合され、前記外壁上でスプレー塗装を実施するため前記ゴンドラ上に着座する、６軸ロボットアームを備え、
    前記ロボットアーム上に搭載された前記３Ｄカメラは、塗装される壁エリアを動作可能にスキャンし、
    前記スキャン結果を前記３Ｄカメラから受信し、前記ロボットアームについて前記スプレー塗装の動作の軌跡経路を計算するために適合されるソフトウェアプログラムを備える、システム。
  2. 前記モータ駆動式プーリシステム上で釣り合わせるための釣り合い錘を更に備える、請求項１に記載のシステム。
  3. スプレー塗装プロセス中に任意の塗料デブリ及び塗料降下物を収集するために、前記塗料スプレーノズルの上を覆う収集フードを更に備える、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記ゴンドラは、塗装される前記壁面に加えられる前記ゴンドラの衝撃を緩衝するために適合される一対の壁面保護ホイールを更に備える、請求項１に記載のシステム。
  5. 産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を更に備え、前記産業用ＰＣは、前記ロボットアームの垂直ロケーションを位置特定するために前記ゴンドラを持ち上げ持ち下げるよう前記モータ駆動式プーリシステムを制御するために適合される、請求項１に記載のシステム。
  6. 塗装される前記建物の前記外壁に平行に前記ゴンドラを持ち上げ持ち下げる前記プーリシステムの制御モータを更に備え、前記制御モータは前記ゴンドラ内に位置する、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記塗装プロセスを行うため前記ロボットアームが停止すると、前記ゴンドラを前記壁に固定するために各リニアアクチュエータ上にそれぞれ搭載された４つの真空吸引カップを更に備え、前記吸引カップは、前記ゴンドラ内に位置する前記産業用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）によって制御される、請求項５に記載のシステム。
  8. 前記産業用ＰＣは、塗料可用性が維持されることを保証するため塗料容器内の塗料レベルをモニターするために、前記建物の屋上に位置するコントローラを制御するように適合される、請求項５に記載のシステム。
  9. 前記ゴンドラと塗装される前記壁との間の距離を測定するために、前記ゴンドラ上の各リニアアクチュエータ上に搭載された３つの超音波距離センサを更に備え、前記測定される距離は、前記ゴンドラと塗装される前記壁との間の距離を制御するためにフィードバックされる、請求項１に記載のシステム。
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