JP6948482B1 - 塗装ロボットシステムおよび塗装方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、塗装ロボットシステム11のうち、塗装ロボット10について説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットシステム11および塗装ロボット10の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、塗装ロボットシステム11は、塗装ロボット10と、画像処理装置200とを主要な構成要素としている。また、塗装ロボット10は、ロボット本体20と、塗装ヘッドユニット50とを主要な構成要素としている。
図1に示すように、ロボット本体20は、基台21と、脚部22と、回転軸部23と、回転アーム24と、第1回動アーム25と、第2回動アーム26と、リスト部27と、これらを駆動させるためのモータM1〜M6(図8参照)と、を主要な構成要素としている。なお、回転軸部23からリスト部27までの部分は、ロボットアームR1に対応するが、脚部22等のようなそれ以外の部分も、ロボットアームR1に対応するものとしても良い。
次に、塗装ヘッドユニット50について説明する。リスト部27には、チャック部30を介して塗装ヘッドユニット50が取り付けられる。図2は、塗装ヘッドユニット50のうち、塗料を吐出させるノズル形成面52を正面視した状態を示す図である。図2に示すように、塗装ヘッドユニット50は、不図示のヘッドカバーを備え、そのヘッドカバー内に、種々の構成が内蔵されている。なお、ヘッドカバーに内蔵される構成には、塗料を循環させる経路であるヘッド側循環経路(図示省略)や、ヘッド制御部130等が挙げられる。
次に、本実施の形態の塗装ロボットシステム11における制御的な構成について説明する。図8は、塗装ロボットシステム11における制御的な構成を示す図である。図8に示すように、塗装ロボットシステム11は、センサ100と、アーム制御部110と、塗料供給制御部120と、ヘッド制御部130と、主制御部140と、画像処理装置200とを備えている。また、画像処理装置200は、画像処理部210と、メモリ220とを備えている。
次に、上述のような構成を有する塗装ロボット10および塗装ロボットシステム11において、車両や車両部品等の塗装対象物に対して、塗装を行う塗装方法について、図9に基づいて説明する。図9は、本実施の形態の塗装ロボット10および塗装ロボットシステム11を用いた塗装方法を示す概略的なフローチャートである。
まず、既に作成されている車両の3次元的なCADデータや、実際の車両の形状を測定した3次元的な測定データに基づいて、軌跡データを作成する。この軌跡データは、塗装ヘッド53における塗装可能な塗装幅を勘案したロボットティーチングによって作成することができ、またCADデータに基づいて、自動的に作成することができる。なお、軌跡データは、車両に対して所定の高さ範囲内で塗装ヘッド53が移動する軌跡となっている。
次に、上述した軌跡データに対応するように、アーム制御部110では、姿勢データを作成する。なお、姿勢データは、上述した軌跡データと共に作成するようにしても良い。姿勢データは、塗装ヘッド53の主走査方向M(進行方向)に対して、塗装ヘッド53の長手方向(横幅方向)が垂直を維持するように、姿勢データを作成する。このような姿勢データを作成することで、塗装ヘッド53の長手方向(横幅方向)において、塗料を等間隔で塗装面に吐出させることができる。
次に、車両の3次元的なCADデータまたは実際の車両の形状を測定した3次元的な測定データ、軌跡データおよび姿勢データに基づいて、画像処理部210は、塗装ヘッド53で主走査方向Mに沿った往復路での塗装のうち、往路(正方向)において塗装を行うための往路用画像データを作成する。そして、作成された往路用画像データは、塗装パスにおける塗装順に紐付けられて、メモリ220に記憶させる。
次に、車両の3次元的なCADデータまたは実際の車両の形状を測定した3次元的な測定データ、軌跡データおよび姿勢データに基づいて、画像処理部210は、塗装ヘッド53で主走査方向Mに沿った往復路での塗装のうち、復路において塗装を行うための復路用画像データを作成する。そして、作成された復路用画像データは、塗装パスにおける塗装順に紐付けられて、メモリ220に記憶させる。
位置ずれの画素数(ドット数)=L1×N×2…(式1)
上記のようにして作成された往路用画像データに基づいて、車両に対して塗装を実行する。この場合、アーム制御部110は、主制御部140の指令に基づいて、塗装ヘッド53を主走査方向Mの正方向に移動させる。また、ヘッド制御部130は、主制御部140の指令に基づいてメモリ220に記憶された往路用画像データを読み出す。その往路用画像データに基づいて、ヘッド制御部130が圧電基板62の作動を制御することで、車両へ往路における塗装を実行する。
ステップS15の往路における塗装の終了後、塗装作業が終了したか否かを判定する。この判定において、塗装作業が終了したと判定される場合(Yesの場合)には、塗装作業を終了する。一方、この判定において、塗装作業が終了していないと判定される場合(Noの場合)には、次のステップS17へと進行する。
上記のようにして作成された復路用画像データに基づいて、車両に対して塗装を実行する。この場合、アーム制御部110は、主制御部140の指令に基づいて、塗装ヘッド53を主走査方向Mの逆方向に移動させる。また、ヘッド制御部130は、主制御部140の指令に基づいてメモリ220に記憶された復路用画像データを読み出す。その復路用画像データに基づいて、ヘッド制御部130が圧電基板62の作動を制御することで、車両へ復路における塗装を実行する。
ステップS17の復路における塗装の終了後、塗装作業が終了したか否かを判定する。この判定において、塗装作業が終了したと判定される場合(Yesの場合)には、塗装作業を終了する。一方、この判定において、塗装作業が終了していないと判定される場合(Noの場合)には、上記のステップS15へと戻る。
以上のような構成の塗装ロボットシステム11では、塗装ロボット10は、液滴を吐出する複数のノズル54と、駆動することでノズル54から液滴を押し出すための圧電基板62を備える塗装ヘッド53と、塗装ヘッド53を先端に装着すると共に、当該塗装ヘッド53を所望の位置へ移動させるロボットアームR1と、ロボットアームR1の駆動を制御するアーム制御部110と、塗装ヘッド53の内部に設けられていると共に圧電基板62の作動を制御するヘッド制御部130と、を備えている。
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態以外に、種々変形可能である。以下に、変形例について説明する。
Claims (5)
- 車両の塗装を行う塗装ロボットと、当該塗装ロボットが塗装する前記車両の塗装用の画像データを作成する画像処理装置とを備える塗装ロボットシステムであって、
前記塗装ロボットは、
液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することで前記ノズルから前記液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、
前記塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、
前記塗装ヘッドの内部に設けられていると共に前記圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、
前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、前記塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、
前記ノズル列には、前記塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第1ノズル列と、前記主走査方向における他方側に位置すると共に前記第1ノズル列の前記ノズルの個数と同数の前記ノズルを有する第2ノズル列とが設けられていて、
前記塗装ヘッドの長手方向が前記主走査方向に対して直交している状態において、前記第1ノズル列において隣り合う前記ノズルから吐出される液滴の中間に、前記第2ノズル列の前記ノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、前記第1ノズル列と前記第2ノズル列とが配置されていて、
前記画像処理装置は、前記塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、前記塗装パス毎の前記画像データを塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、
前記画像データには、
前記塗装ヘッドの前記主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、前記往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、
それぞれの前記ノズル列において隣り合う前記ノズルの距離をL1とし、往路において前記第2ノズル列の前記ノズルよりも先に前記第1ノズル列の前記ノズルから前記液滴が吐出されるとし、前記第1ノズル列または前記第2ノズル列の前記ノズルの個数Nとしたとき、
前記画像処理部は、前記第1ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第1短冊画像データと、前記第2ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第2短冊画像データとを有する状態で前記往路用画像データを作成し、
前記画像処理部は、前記第2短冊画像データを、前記第1短冊画像データに対して位置ずれする状態で前記復路用画像データとして作成し、
その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う前記第1ノズル列のP番目の前記ノズルに対し、前記第2ノズル列のP番目の前記ノズルの方が、前記個数Nと前記距離L1の2倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されており、
前記ヘッド制御部は、前記塗装ヘッドの往路においては前記メモリから前記往路用画像データを読み込んで当該往路用画像データに基づいて前記圧電基板の作動を制御すると共に、前記塗装ヘッドの復路においては前記メモリから前記復路用画像データを読み込んで当該復路用画像データに基づいて前記圧電基板の作動を制御する、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。 - 請求項1記載の塗装ロボットシステムであって、
前記アーム制御部または前記画像処理部は、前記車両に対して所定の高さ範囲内で前記塗装ヘッドが移動する軌跡である軌跡データを形成し、
前記画像データは、前記軌跡データに沿って形成されている、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。 - 請求項1または2記載の塗装ロボットシステムであって、
前記アーム制御部は、前記塗装ヘッドの長手方向が、前記主走査方向に対して直交するように前記ロボットアームを制御する、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の塗装ロボットシステムであって、
前記画像処理部は、同じ経路において画像データを作成する場合、前記往路用画像データと、前記復路用画像データとで、同じドット数を有するように形成される、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。 - 車両の塗装を行う塗装ロボットが塗装する前記車両の塗装用の画像データを画像処理装置で作成して塗装を実行する塗装方法であって、
前記塗装ロボットは、
液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することで前記ノズルから前記液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、
前記塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、
前記塗装ヘッドの内部に設けられていると共に前記圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、
前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、前記塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、
前記ノズル列には、前記塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第1ノズル列と、前記主走査方向における他方側に位置する第2ノズル列とが設けられていて、
前記塗装ヘッドの長手方向が前記主走査方向に対して直交している状態において、前記第1ノズル列において隣り合う前記ノズルから吐出される液滴の中間に、前記第2ノズル列の前記ノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、前記第1ノズル列と前記第2ノズル列とが配置されていて、
前記画像処理装置は、前記塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、前記塗装パス毎の前記画像データを、塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、
前記画像データには、前記塗装ヘッドの前記主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、前記往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、
それぞれの前記ノズル列において隣り合う前記ノズルの距離をL1とし、往路において前記第2ノズル列の前記ノズルよりも先に前記第1ノズル列の前記ノズルから前記液滴が吐出されるとし、前記第1ノズル列または前記第2ノズル列の前記ノズルの個数Nとしたとき、前記画像処理部によって、前記第1ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第1短冊画像データと、前記第2ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第2短冊画像データとを有する状態で前記往路用画像データを作成する第1画像データ作成ステップと、
前記第2短冊画像データを、前記第1短冊画像データに対して位置ずれする状態で前記復路用画像データとして前記画像処理部によって作成すると共に、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う前記第1ノズル列のP番目の前記ノズルに対し、前記第2ノズル列のP番目の前記ノズルの方が、前記個数Nと前記距離L1の2倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されている第2画像データ作成ステップと、
前記往路用画像データと前記復路用画像データとを、塗装順序に対応して前記メモリに記憶させる記憶ステップと、
前記塗装ヘッドの往路においては前記メモリから前記往路用画像データを読み込んで、当該往路用画像データに基づいて前記ヘッド制御部で前記圧電基板の作動を制御して前記車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、
前記往路塗装実行ステップに前後して、前記塗装ヘッドの復路においては前記メモリから前記復路用画像データを読み込んで、当該復路用画像データに基づいて前記ヘッド制御部で前記圧電基板の作動を制御して前記車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、
を有することを特徴とする塗装方法。
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