JP7046773B2

JP7046773B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP7046773B2
Application number: JP2018186689A
Authority: JP
Inventors: 隆菊地; 治八嶋; 紘一池袋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2022-04-04
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: JP2020054946A

Description

本発明は、複数個の吐出体から被塗布物に対して塗料を吐出することで塗装を施す塗装装置に関する。

自動車の車体には、その製作過程で塗装が施される。塗装は、一般的には、塗装ブースにおいて、ロボットの先端アームに設けられた複数個の吐出体から車体に向けて塗料が吐出されることで実施される。車体は塗料の吐出面積に比して大面積であるので、特許文献１に記載されるように、先端アームが車体に沿って適宜移動することで、塗装が必要な領域（塗装領域）全体に塗料が塗布される。

塗装領域が広大であるときには、車体の前方から後方に向かって吐出体を移動させた後、該吐出体を下方に変位させ、さらに、車体の後方から前方に向かって吐出体を移動させることもある。

特表２００３－５０６２１０号公報

車体は、ハンガー等に懸吊された状態で塗装が施される。このため、塗装作業の間、外乱によって車体が揺れを起こす可能性がある。一方、吐出体は、ロボットに予め施されたティーチングに従った軌跡で移動する。すなわち、揺れる車体に対応するべく吐出体の軌跡が変更されることはない。

従って、上記のように吐出体を往復移動させる場合、往路移動時に形成された塗膜の最下端と、復路移動時に形成された塗膜の最上端とが重畳されることがあり得る。このような事態が発生すると、塗膜の膜厚が局所的に大きくなり、美観を損ねる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、被塗装物に形成する塗膜の膜厚の均等化を図ることが可能な塗装装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、塗料が流通する流通路及び吐出口が形成された複数個の吐出体を備える吐出機構を含む塗装装置であって、
前記複数個の吐出体は、仮想平坦面に対して略垂直な第１の方向に前記塗料を吐出する第１の吐出体と、前記仮想平坦面に対して傾斜する第２の方向に前記塗料を吐出する第２の吐出体とを有する塗装装置が提供される。

仮想平坦面に対して傾斜する第２の方向に吐出された塗料が塗膜となったとき、該塗膜の厚みは、仮想平坦面に対して略垂直な第１の方向に吐出された塗料から形成された塗膜に比して小さい。従って、例えば、被塗装物の被塗装面に沿って吐出体を往復移動させるとき、往路移動時に第２の方向に吐出された塗料から形成された塗膜と、復路移動時に第２の方向に吐出された塗料から形成された塗膜とを重畳して重畳箇所を得ると、該重畳箇所では、往路移動時及び復路移動時に第１の方向に吐出された塗膜の厚みに近似し得える膜厚となる。

なお、被塗装物が何らかの理由で位置ズレを起こすようなときには、第２の方向に吐出された塗料から形成された塗膜同士が近接したり、逆に離間したりする。そこで、位置ズレが最大であるときであっても塗膜同士が十分に重畳され、重畳箇所の膜厚が許容範囲内となるように、第２の吐出体の個数や吐出口の傾斜角度等を設定することが好ましい。

すなわち、上記したような構成とすることにより、被塗装面の全体にわたって塗膜の膜厚の均等化を図ることができる。その結果として、美観に優れ品質が良好な製品を得ることが可能となる。

第１の吐出体と第２の吐出体を直線状に配置するとき、第２の吐出体を端部に設けることが好ましい。この場合、膜厚が小さい箇所が塗膜の端部となる。塗膜の端部に、新たに形成される塗膜の端部を重畳することは容易である。すなわち、膜厚が小さい箇所同士を容易に重畳することができる。

第２の吐出体から第２の方向に塗料を吐出させるには、例えば、第２の吐出体の吐出口を、第１の吐出体の吐出口に対して傾斜させればよい。

第１の吐出体及び第２の吐出体は、それぞれ、複数個であることが好ましい。この場合、膜厚が略均等な塗膜を得ることが容易となるからである。

塗装装置は、第１の吐出体及び第２の吐出体を保持するロボットを備えるものであるとよい。該ロボットにティーチングを施すことにより、被塗装物の被塗装面の形状に沿って第１の吐出体及び第２の吐出体を移動させ、被塗装面に対して塗装を容易に施すことができる。

被塗装物が十分に位置決め固定されるようなときには、厳密なティーチングが不要となる。上記したように塗膜同士が十分に重畳され、重畳箇所の膜厚が許容範囲内となるように、第２の吐出体の個数や吐出口の傾斜角度等が設定されるからである。

本発明によれば、複数個の吐出体中の一部を、仮想平坦面に対して略垂直な第１の方向に塗料を吐出する第１の吐出体とするとともに、別の一部を、仮想平坦面に対して傾斜する第２の方向に塗料を吐出する第２の吐出体とするようにしている。この構成では、例えば、被塗装物の被塗装面に沿って吐出体を往復移動させるとき、往路移動時に第２の方向に吐出された塗料から形成された塗膜と、復路移動時に第２の方向に吐出された塗料から形成された塗膜とを重畳することが可能である。

このようにして得られた重畳箇所は、往路移動時及び復路移動時に第１の方向に吐出された塗膜の厚みに近似し得える膜厚となる。従って、被塗装面の全体にわたって塗膜の膜厚の均等化を図ることができる。その結果、美観に優れ品質が良好な製品が得られる。

本発明の実施の形態に係る塗装装置の全体概略斜視図である。図１の塗装装置を構成する吐出機構の要部概略縦断面図である。ボンネットを塗装するときの吐出機構の移動経路を示した平面図である。図４Ａは理想条件において形成された塗膜同士が重畳された状態を示す模式的正面図であり、図４Ｂ及び図４Ｃは被塗装物が揺れ（位置ズレ）を起こしているときに形成された塗膜同士が重畳された状態を示す模式的正面図である。別の実施の形態に係る塗装装置を構成する第２の吐出体の概略正面図である。また別の実施の形態に係る塗装装置を構成する吐出機構の概略正面図である。

以下、本発明に係る塗装装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、被塗布物として自動車の車体を例示する。

図１は、本実施の形態に係る塗装装置１０の全体概略斜視図である。この塗装装置１０は、移動手段としての多関節ロボット１２と、吐出体としての塗布ノズル（後述する第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌ）を含む吐出機構１６とを備え、塗布ノズルから吐出した塗料を車体１８に吹き付けて塗装を行う。塗装の際、多関節ロボット１２及び吐出機構１６は、制御手段である制御部２０によって制御される。

被塗装物である車体１８につき概略説明すると、該車体１８は、左フロントピラー２２Ｌ及び右フロントピラー２２Ｒを含むフレームに対して左フロントフェンダ２４Ｌ、右フロントフェンダ２４Ｒ、ボンネット２６等の部材が組み付けられて構成される。左フロントピラー２２Ｌ及び右フロントピラー２２Ｒは、フロントガラスを保持する。

多関節ロボット１２は、塗装ステーションのフロアに設置される基部３０と、複数個の可動アーム３２とを有する。各可動アーム３２は、可動アーム３２、３２同士の間に設けられた可動軸３４を中心として旋回ないし回動可能である。以下、最先端の可動アーム３２を「先端アーム」と指称するとともに、その参照符号を３２ａとする。

複数個の塗布ノズルは、例えば、同一軸線上、換言すれば、直線状に配置される。なお、複数の行及び列を形成するように配置してもよい。本実施の形態では、図面及び説明を簡素化して理解を容易にするために１２個の塗布ノズルを一行に配列した場合を例示する。すなわち、この場合、先端アーム３２ａにはホルダ３６（ノズル保持体）が保持されるとともに、該ホルダ３６に第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌが取り付けられる。

第１ノズル１４ａ及び第２ノズル１４ｂと、第１１ノズル１４ｋ及び第１２ノズル１４ｌ（いずれも第２の吐出体）との間に挟まれた第３ノズル１４ｃ～第１０ノズル１４ｊ（いずれも第１の吐出体）の各ケーシング４０は、略直方体形状をなす。図２に示すように、第３ノズル１４ｃ～第１０ノズル１４ｊを構成する各ケーシング４０の平坦な底面４２に、案内路４４（流通路）を流通した塗料が吐出される吐出口４６が形成されている。水平方向に沿って延在する仮想平坦面ＶＦに対し、底面４２が平行となるようにケーシング４０を対向させたとき、各吐出口４６が仮想平坦面ＶＦに臨むように位置する。従って、各吐出口４６は、仮想平坦面ＶＦに対して略垂直な第１の方向Ｄ１から塗料を吐出する。

吐出機構１６がこの姿勢であるとき、案内路４４は、吐出口４６と同一軸線上に位置する。すなわち、案内路４４は鉛直方向に沿って延在し、吐出口４６からの塗料の吐出方向（第１の方向Ｄ１）に略一致する。

これに対し、第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第１１ノズル１４ｋ及び第１２ノズル１４ｌを構成する各ケーシング５０の底面５１は、ケーシング４０の底面４２（吐出口４６）が仮想平坦面ＶＦに対して平行に臨むとき、水平方向から上方に向かうように傾斜している。また、吐出口５２は、その内面側壁が、傾斜した底面５１に対して略垂直に交差するような形状として形成される。このため、吐出口５２から吐出された塗料は、仮想平坦面ＶＦに対して所定角度で傾斜する第２の方向Ｄ２に向かって進行する。

吐出口５２に連通する案内路５６（流通路）は、案内路４４に対して平行に延在する。すなわち、仮想平坦面ＶＦに対して底面４２が平行となるとき、案内路５６は鉛直方向に沿って延在し、吐出口５２からの塗料の吐出方向（第２の方向Ｄ２）に対して傾斜する。

このように、本実施の形態では、長尺なホルダ３６の両端部に、仮想平坦面ＶＦに対して傾斜する方向（第２の方向Ｄ２）に塗料を吐出する第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第１１ノズル１４ｋ及び第１２ノズル１４ｌが配置される。その一方で、第２ノズル１４ｂと第１１ノズル１４ｋの間に、仮想平坦面ＶＦに対して略垂直な方向（第１の方向Ｄ１）に塗料を吐出する第３ノズル１４ｃ～第１０ノズル１４ｊが挟まれる。

なお、案内路４４、５６には、塗料を貯留した貯留タンク５８を起点とする供給管６０が連なる。この供給管６０には、送出ポンプ６２及び供給用バルブ６４が介装される。特に図示していないが、案内路４４、５６のそれぞれに吐出用バルブを設けるようにしてもよい。この場合、第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌの吐出又は吐出停止を個別に制御することが可能となる。

本実施の形態に係る塗装装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果につき、塗装作業時における該塗装装置１０の動作との関係で説明する。

制御部２０には、車体１８に対して塗料を塗布する（塗装を行う）間に多関節ロボット１２の可動アーム３２を如何に動作させるべきかのプログラムが格納されている。制御部２０は、プログラムに従って各可動軸３４を中心に可動アーム３２を回動ないし旋回させる。換言すれば、予め施されたティーチングに従って多関節ロボット１２が動作する。

例えば、ボンネット２６に対して塗装を行う場合、多関節ロボット１２は、先端アーム３２ａを含む可動アーム３２を適宜動作させ、図３に示すように、吐出機構１６を構成する第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌを、ボンネット２６の上方の、右フロントピラー２２Ｒ近傍に位置させる。このとき、第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌは、第１ノズル１４ａが右フロントフェンダ２４Ｒに近接し、且つ第１２ノズル１４ｌが車幅方向略中央となるように、車幅方向に沿って並ぶ。

制御部２０は、この前、又は後に送出ポンプ６２を作動させ、さらに、供給用バルブ６４を開く制御を行う。これにより塗料が貯留タンク５８から送り出され、供給管６０及び案内路４４、５６を経て、第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌの吐出口４６、５２から吐出される。吐出された塗料は、ボンネット２６に付着して塗膜７０（図４Ａ～図４Ｃ参照）を形成する。

ボンネット２６は略平坦であり、一方、ホルダ３６の端部に保持された第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第１１ノズル１４ｋ及び第１２ノズル１４ｌの吐出口５２からは、図２と同様にボンネット２６に対して傾斜する第２の方向Ｄ２に塗料が吐出される。これに対し、第３ノズル１４ｃ～第１０ノズル１４ｊの吐出口４６からは、ボンネット２６に対して略垂直な第１の方向Ｄ１に塗料が吐出される。このため、図４Ａ～図４Ｃに示すように、ボンネット２６に形成される塗膜７０の膜厚は、長手方向の端部側で小さく、中間側で大きくなる。

制御部２０は、同時に多関節ロボット１２を動作させ、第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌがホルダ３６ごと車体１８の前方に向かうように吐出機構１６を移動させる。この往路移動に伴い、右フロントフェンダ２４Ｒから車幅方向略中央まで延在する塗膜７０が車体後方側から前方側に連続的に形成される。すなわち、ボンネット２６の車幅方向右側の部位に塗装が施される。

吐出機構１６が車体１８の前方に到達した後、制御部２０は、多関節ロボット１２を、図３に示すように、吐出機構１６が車幅方向左方に向かって移動するように動作させる。これにより、第１ノズル１４ａが車幅方向略中央に位置し、且つ第１２ノズル１４ｌが左フロントフェンダ２４Ｌに近接する。

この状態で、塗料の吐出が継続される。第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌの吐出口４６、５２から吐出された塗料は、ボンネット２６に付着して塗膜７２（図４Ａ～図４Ｃ参照）を形成する。塗膜７２の膜厚は、塗膜７０と重畳しない場合、塗膜７０と同様に長手方向の端部側で小さく、中間側で大きくなる。

さらに、制御部２０は、多関節ロボット１２を動作させ、第１ノズル１４ａ～第１２ノズル１４ｌがホルダ３６ごと車体１８の後方に向かうように吐出機構１６を移動させる。この復路移動に伴い、車幅方向略中央から左フロントフェンダ２４Ｌまで延在する塗膜７２が車体前方側から後方側に連続的に形成される。すなわち、ボンネット２６の車幅方向左側の部位に塗装が施される。

ここで、図４Ａは、車体１８に揺れが生じていない理想条件下で形成された塗膜７０、７２を示している。図４Ａにおいて、紙面の左右方向が車幅方向左右に対応する。図４Ｂ及び図４Ｃにおいても同様である。

図４Ａに示すように、理想条件下において、多関節ロボット１２は、往路移動時に形成された塗膜７０の、車幅方向略中央の一端に、復路移動時に形成された塗膜７２の、車幅方向略中央の一端が重畳する程度となるように、吐出機構１６を移動させる。重畳に伴って塗膜７２の端部が塗膜７０の端部に乗り上げることにより、重畳箇所の膜厚が大きくなる。すなわち、塗膜７０、７２の、膜厚が小さな端部同士を重畳することにより、該重畳箇所の膜厚を他の箇所と略同等とすることが可能となる。

従って、ボンネット２６の上面における塗膜７０、７２の膜厚の均等化を図ることができる。これにより、塗装後のボンネット２６が、美観に優れるものとして得られる。

これに対し、何らかの理由で車体１８に揺れが生じているときには、図４Ｂに示すように塗膜７０、７２同士が理想条件時よりも近接する場合があり得る。この場合、重畳箇所に隆起部７４が形成され、この分、重畳箇所の膜厚が他の箇所よりも若干大きくなる。

又は、図４Ｃに示すように塗膜７０、７２同士が理想条件時よりも離間する場合もあり得る。この場合、重畳箇所に陥没７６が形成され、この分、重畳箇所の膜厚が他の箇所よりも若干小さくなる。

そこで、第１ノズル１４ａから第１２ノズル１４ｌに至るまでの長さや、第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第１１ノズル１４ｋ及び第１２ノズル１４ｌの吐出口５２の傾斜角度は、揺れが最大であるときの隆起部７４や陥没７６が許容範囲内となるように予め設定される。これにより、美観を損ねる程度に大きな隆起部７４や陥没７６が形成された塗膜が形成されることを回避することができる。

なお、塗膜７０の右フロントフェンダ２４Ｒ側の端部、及び塗膜７２の左フロントフェンダ２４Ｌ側の端部は、ボンネット２６の縁部に相当する。ボンネット２６の縁部に対しては、右フロントフェンダ２４Ｒや左フロントフェンダ２４Ｌに塗装を施すときに塗料が付着するので、上記と同様に塗膜７０、７２の端部に新たな塗膜が重畳される。このため、ボンネット２６の縁部で塗膜７０、７２の膜厚が不十分となることはない。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、１個の塗装ノズルに複数個の吐出口を形成するようにしてもよい。この場合、図５に示すように、端部に配設される塗装ノズル８０に、仮想平坦面ＶＦに対して略垂直な第１の方向Ｄ１に塗料を吐出する吐出口８２と、傾斜する第２の方向Ｄ２に塗料を吐出する吐出口８４とを形成してもよい。吐出口８４は、例えば、湾曲面８６に臨むように開口する。

また、図６に示すように、吐出体としてパイプ体９０を採用するようにしてもよい。この場合、ホルダ９２の端部に傾斜部９４（又は湾曲部）を設けるとともに、該傾斜部９４に設けたパイプ体９０から、仮想平坦面ＶＦに対して傾斜する第２の方向Ｄ２に塗料を吐出すればよい。

いずれの場合においても、両端部に位置する吐出体の双方から第２の方向Ｄ２に塗料を吐出する必要は特になく、いずれか一方の端部の吐出体のみから第２の方向Ｄ２に塗料を吐出するようにしてもよい。

また、第１の方向Ｄ１に塗料を吐出する第１の吐出体、第２の方向Ｄ２に塗料を吐出する第２の吐出体は、各々、少なくとも１個があればよい。

さらに、被塗布物は車体１８に特に限定されるものではなく、塗装が可能な物体であればよい。

１０…塗装装置１２…多関節ロボット
１４ａ～１４ｌ、８０…ノズル（吐出体）１６…吐出機構
１８…車体２０…制御部
２６…ボンネット３２…可動アーム
３４…可動軸３６、９２…ホルダ
４４、５６…案内路（流通路）４６、５２、８２、８４…吐出口
７０、７２…塗膜７４…隆起部
７６…陥没９０…パイプ体（吐出体）
９４…傾斜部ＶＦ…仮想平坦面

Claims

塗料が流通する流通路及び吐出口が形成された複数個の吐出体を備える吐出機構を含む塗装装置であって、
前記複数個の吐出体は、仮想平坦面に対して略垂直な第１の方向を常時向き且つ前記第１の方向に前記塗料を吐出する第１の吐出体と、前記仮想平坦面に対して傾斜する第２の方向を常時向き且つ前記第２の方向に前記塗料を吐出する第２の吐出体とを有し、
前記第１の吐出体によって形成された部分と、前記第２の吐出体によって形成されて前記部分よりも膜厚が小さな部分とが連なった塗膜を形成し、
前記吐出機構が移動して、前記第１の吐出体によって形成された前記部分同士が重畳されず、且つ前記第２の吐出体によって形成された前記部分同士が重畳された塗膜を形成する、塗装装置。
請求項１記載の塗装装置において、前記第１の吐出体と前記第２の吐出体が直線状に配置されるとともに、前記第２の吐出体が端部に設けられる塗装装置。
請求項１又は２記載の塗装装置において、前記第２の吐出体の吐出口が前記第１の吐出体の吐出口に対して傾斜している塗装装置。
請求項１～３のいずれか１項に記載の塗装装置において、前記第１の吐出体及び前記第２の吐出体をそれぞれ複数個有する塗装装置。
請求項１～４のいずれか１項に記載の塗装装置において、前記第１の吐出体及び前記第２の吐出体を保持し且つ移動させるロボットをさらに備える塗装装置。