JP7231789B2 - 塗装ロボットおよび塗装ロボットを用いた塗装方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る塗装ロボット10の全体構成を示す概略図である。図2は、塗装ロボット10の概略的な構成を示す図である。図1および図2に示すように、塗装ロボット10は、ロボット本体20と、塗料供給部40と、ノズルヘッドユニット50とを備えている。なお、本実施の形態の塗装ロボット10は、曲面への塗装を行うのに好適な垂直多関節型ロボットである。しかしながら、塗装ロボット10は、曲面への塗装が可能であれば、水平多関節型ロボットや、直角座標型ロボットや、これらに回転軸を組み合わせたものであっても良い。
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、ノズルヘッドユニット50について説明する。リスト部27には、チャック部30を介してノズルヘッドユニット50が取り付けられる。図3から図5に示すように、ノズルヘッドユニット50は、ヘッドカバー51を備え、そのヘッドカバー51内に、種々の構成が内蔵されている。なお、ヘッドカバー51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、ノズルヘッドユニットの他の構成について説明する。図8は、他のノズルヘッドユニットのノズル吐出面52の構成を示す平面図である。図8に示すように、複数のノズル54がノズルヘッド53の短手方向(幅方向;Y方向)に沿って並ぶことでノズル列55を構成するようにしても良い。なお、図8に示す構成では、複数のノズル54がノズルヘッド53の短手方向(幅方向;Y方向)に並んでノズル列55を構成しているが、1つの(単一の)ノズル54のみがノズルヘッド53の短手方向(幅方向;Y方向)に配置される構成としても良い。すなわち、ノズル列55が1つのノズル54から構成されていても良い。
次に、ノズルヘッド53の取付構造70および距離測定手段80に関して説明する。図9は、ノズルヘッド53の取付構造70を示す図であり、ノズルヘッド53の長手方向(X方向)が正面となる状態で図示している。なお、取付構造70は、ノズルヘッド53と共に、ノズルヘッドユニット50を構成している。
次に、本実施の形態の塗装ロボット10の制御手段について、図2に基づいて説明する。制御手段は、画像処理部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とを有している。なお、画像処理部100、アーム制御部110、塗料供給制御部120、ヘッド制御部130および主制御部140は、CPU、メモリ(ROM、RAM、不揮発メモリ等)、その他の要素から構成されている。また、メモリには、所望の制御を実行するためのプログラムおよびデータが記憶されている。
次に、上述のような構成を有する塗装ロボット10を用いて、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説明する。
まず、塗装ロボット10を用いた塗装方法の概略について、図11に基づいて説明する。図11は、本実施の形態の塗装ロボット10を用いた塗装方法を示す概略的な処理フローを示す図である。
次に、上述したステップS20における、ロボットティーチングの詳細について、図12に基づいて説明する。図12は、ロボットティーチングの概略的な処理フローを示す図である。なお、この図12に示すロボットティーチングを実行することで、後述するような、軌跡データおよび姿勢データが作成されると共に、各塗装パスPN毎の塗料吐出範囲L1が決定される。
以上のような構成の塗装ロボット10においては、所定の方向(X方向)に沿って複数のノズルが配列されているノズルヘッド53と、ノズルヘッド53を先端部に装着可能であると共に、装着されたノズルヘッド53を移動させるロボットアームR1と、ロボットアームR1の作動を制御するアーム制御部110と、ノズルヘッド53の駆動を制御するヘッド制御部130と、車両200(車両部品を含む)の塗装部位とノズルヘッド53のノズル吐出面52との間の距離を測定する距離測定手段(距離検出センサ80)と、塗装されるべき車両200または車両部品の塗装範囲に基づいて、3次元的なモデルである塗装用3次元モデルを形成する画像処理部100と、を備える。そして、アーム制御部110でロボットアームR1の作動が制御されている状態において、ヘッド制御部130は、塗装用3次元モデルにおける塗装部位と当該塗装用3次元モデルに対する仮想的なノズルヘッド53との間で計測された距離、または距離検出センサ80(距離測定手段)で計測された距離に基づいて、距離が規定範囲内のノズル54から塗料を吐出させる制御を行うと共に、規定範囲よりも遠いノズル54から塗料を非吐出とする制御を行う。
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。
Claims (5)
- 塗装対象物である車両または車両部品に対し、ノズルから塗料を吐出することで塗装を行うための塗装ロボットであって、
所定の方向に沿って複数の前記ノズルが配列されているノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドを先端部に装着可能であると共に、装着された前記ノズルヘッドを移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの作動を制御するアーム制御部と、
前記ノズルヘッドのそれぞれの前記ノズルの駆動を制御するヘッド制御部と、
前記塗装対象物の塗装部位と前記ノズルヘッドのノズル吐出面との間の距離を測定する距離測定手段と、
塗装されるべき前記車両または車両部品の塗装範囲に基づいて、3次元的なモデルである塗装用3次元モデルを形成する画像処理部と、
を備え、
前記アーム制御部で前記ロボットアームの作動が制御されている状態において、前記ヘッド制御部は、前記塗装用3次元モデルにおける塗装部位と当該塗装用3次元モデルに対する仮想的な前記ノズルヘッドとの間で計測された距離、または前記距離測定手段で計測された前記距離に基づいて、前記距離が規定範囲内の前記ノズルから前記塗料を吐出させる制御を行うと共に、前記規定範囲よりも遠い前記ノズルから前記塗料を非吐出とする制御を行う、
ことを特徴とする塗装ロボット。 - 請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記ノズルヘッドは、前記ロボットアームの先端側に取り付けられている取付構造に取り付けられていると共に、
前記距離測定手段は、前記取付構造に対し、前記ノズルヘッドの塗装時の主走査方向の一方側に取り付けられている、
ことを特徴とする塗装ロボット。 - 請求項1または2記載の塗装ロボットであって、
前記アーム制御部および前記ヘッド制御部は、ロボットティーチングに基づく制御を実行すると共に、
前記ロボットティーチングでは、前記アーム制御部は、前記塗装用3次元モデルにおける塗装部位、または前記車両または車両部品における塗装部位に基づいて、塗装時の走査経路である塗装パスを作成すると共に、
前記ロボットティーチングでは、前記アーム制御部は、前記塗装パスにおいては、その塗装パスの各位置において、前記ノズルヘッドが規定の傾斜角度となるための姿勢データを作成し、
前記ロボットティーチングでは、前記ヘッド制御部は、前記塗装パスおよび前記姿勢データに基づいて、前記ノズルヘッドが走査する主走査方向と直交する方向において、前記塗料を吐出する範囲である塗料吐出範囲を規定する、
ことを特徴とする塗装ロボット。 - 請求項3記載の塗装ロボットであって、
前記ロボットティーチングの実行後に前記車両または車両部品に塗装する際に、
前記車両または車両部品の位置を検出する位置検出センサと前記距離測定手段による前記車両または車両部品の検出に基づいて、前記アーム制御部は前記ロボットアームを制御しつつ、前記ロボットティーチングで作成された前記塗装パス、前記姿勢データおよび前記塗料吐出範囲の内の少なくとも1つの補正を行う、
ことを特徴とする塗装ロボット。 - 塗装対象物である車両または車両部品に対し、ノズルから塗料を吐出することで塗装を行うための塗装ロボットを用いた塗装方法であって、
所定の方向に沿って複数の前記ノズルが配列されているノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドを先端部に装着可能であると共に、装着された前記ノズルヘッドを移動させるロボットアームと、
前記車両または車両部品の塗装部位と前記ノズルヘッドのノズル吐出面との間の距離を測定する距離測定手段と、
塗装されるべき前記車両または車両部品の塗装範囲に基づいて、前記ノズルヘッドのそれぞれの前記ノズルの駆動を制御するヘッド制御部で前記ノズルヘッドの駆動を制御するための塗装用3次元モデルを形成する画像処理部と、
を備え、
前記ロボットアームを作動させるアーム作動ステップと、
前記アーム作動ステップにおいて、前記塗装用3次元モデルにおける塗装部位と当該塗装用3次元モデルに対する仮想的な前記ノズルヘッドとの間で計測された距離、または前記距離測定手段で計測された前記距離に基づいて、前記距離が規定範囲内の前記ノズルから前記塗料を吐出させる制御を行うと共に、前記規定範囲よりも遠い前記ノズルから前記塗料を非吐出とする部分吐出ステップと、
を有することを特徴とする塗装ロボットを用いた塗装方法。
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