JP7231790B2 - 塗装ロボット - Google Patents

Description

本発明は、塗装ロボットに関する。

自動車等の車両の塗装ラインにおいては、ロボットを用いたロボット塗装が主流となっている。このロボット塗装では、多関節ロボットの先端に回転霧化型の塗装ヘッドを取り付けた塗装機（回転霧化型の塗装機）が用いられているが、たとえば特許文献１に開示のように、インクジェット方式の塗装機を用いて、車両を塗装することが提案されている。また、たとえば特許文献２には、長尺形状のスプレーパターンにて塗装することが開示されている。

特開２０１７－０３５６９３号公報 特開２０１８－５０２７０２号公報

ところで、インクジェット式のノズルヘッドを駆動させる場合、その駆動部分（圧電基板）付近において、発熱が生じる。このような発熱によって温度上昇が生じると、電気的な特性が圧電基板等を含めた電気的な導通部分の特性が変化して、誤作動や破損等を起こしてしまう虞がある。

また、ノズルヘッドのノズルから吐出する塗料は、熱によって粘度等の特性が変化してしまい、車両の塗装品質が悪化してしまう虞がある。さらに、塗料の中には有機溶剤を含むものもあるが、そのような有機溶剤を含む塗料を吐出させる状態で、ノズルヘッドの著しい温度上昇が生じるのは好ましくない。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、ノズルヘッドの温度上昇を一定温度以下に抑えることが可能な塗装ロボットを提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、塗装対象物に対し、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、複数のノズルを備えると共に、圧電基板の駆動によってノズルから塗料を吐出させるノズルヘッドと、圧電基板を駆動させる電力を供給する電力供給手段と、ノズルヘッドを先端部に装着可能であると共に、装着されたノズルヘッドを移動させるロボットアームと、を備え、ノズルヘッドは、そのノズル吐出面が外部に露出する状態で、当該ノズル吐出面以外の部分を覆われる防爆ハウジング内に設けられていて、防爆ハウジング内では、ノズルヘッドから発生する熱を放熱する放熱手段がノズルヘッドに取り付けられていて、防爆ハウジング内では、放熱手段の温度を測定する温度測定手段が当該放熱手段に取り付けられていて、温度測定手段が規定温度に到達したことを測定した場合に、温度測定手段からの検出信号に基づいて、電力供給手段から圧電基板に向かう電力の供給を遮断する電力遮断手段を有している、ことを特徴とする塗装ロボットが提供される。

また、上述の発明において、防爆ハウジングは、その内部空間の内圧が外部雰囲気の圧力より高い内圧防爆構造を備える、ことが好ましい。

また、上述の発明において、防爆ハウジングは、耐圧材で構成された耐圧防爆構造を備える、ことが好ましい。

また、上述の発明において、放熱手段は、放熱板であり、放熱板は、ノズルヘッドのうちノズル吐出面に対して交差する側面に取り付けられている、ことが好ましい。

また、上述の発明において、防爆ハウジングは、防爆ハウジングに形成された空気導入口に取り付けられる気体供給手段と、防爆ハウジングに形成された気体排出口に取り付けられた気体排出手段とを備えていて、気体供給手段からは不活性ガスが導入され、気体排出手段からは不活性ガスが排出される、ことが好ましい。

また、上述の発明において、防爆ハウジングには、筒状部と、その筒状部の外周面よりも幅方向の寸法が大きく膨らんでいる膨出部が設けられていて、気体供給手段は、膨出部のうち放熱手段と向き合う膨出外周壁に取り付けられていることで、放熱手段に向けて気体供給手段が不活性ガスを噴射する、ことが好ましい。

また、上述の発明において、気体排出手段は、不活性ガスの流量を調整可能なガス制御弁であり、ガス制御弁は、防爆ハウジングの内部空間においてノズルヘッドを挟んでガス供給手段とは反対側の防爆ハウジングの壁面に取り付けられている、ことが好ましい。

また、上述の発明において、ガス制御弁の作動を制御し、内部空間の内圧が外部雰囲気の圧力よりも高くなるようにガス制御弁から排出される不活性ガスの流量を制御する制御手段を有する、ことが好ましい。

本発明によると、ノズルヘッドの温度上昇を一定温度以下に抑えることが可能な塗装ロボットを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットの全体構成を示す概略図である。 図１に示す塗装ロボットのうち、塗料を吐出させるノズル吐出面を正面視した状態を示す図である。 図１に示す塗装ロボットにおいて、複数のノズルヘッドを千鳥状に配置した状態を示す図である。 図１に示す塗装ロボットにおいて、各ノズルへ塗料を供給する概略的な構成について示す図である。 図５に示す、列方向供給流路、ノズル加圧室および列方向排出流路付近の構成の変形例を示す断面図である。 図６に示す、列方向供給流路、ノズル加圧室および列方向排出流路付近の構成の変形例を示す断面図である。 図２に示すノズルヘッドユニットとは異なる他のノズルヘッドユニットにおけるノズル吐出面の構成を示す平面図である。 図２に示すノズルヘッドユニットの構成を示す断面図である。 図８に示すノズルヘッドユニット付近の電気的な構成を示すブロック図である。

以下、本発明の各実施の形態に係る塗装ロボットについて、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、必要に応じて、Ｘ方向はノズル吐出面５２（ノズルヘッド５３）の長手方向とし、Ｘ１側は図２における右側、Ｘ２側は図２における左側とする。また、Ｙ方向はノズル吐出面５２（ノズルヘッド５３）の短手方向（幅方向）とし、Ｙ１側は図２における紙面上側、Ｙ２側は図２における紙面下側とする。

本実施の形態の塗装ロボットは、自動車製造の工場における塗装ラインに位置する車両または車両部品（以下、車両の一部となる車両部品も車両として説明する）といった塗装対象物に対して、「塗装」を行うものであり、塗膜を塗装対象物の表面に形成して、その表面の保護や美観を与えることを目的としている。したがって、所定時間毎に、塗装ラインに沿って移動してくる車両に対し、一定の時間内に所望の塗装品質にて、塗装を行う必要がある。

また、本実施の形態の塗装ロボットでは、上述した塗膜を形成するのみならず、各種のデザインや画像を、車両や車両部品といった塗装対象物に対して形成することが可能である。

（１－１．インクジェット式の車両用塗装機の全体構成について）
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１に示すように、塗装ロボット１０は、ロボット本体２０と、ノズルヘッドユニット５０とを主要な構成要素としている。

（１－２．塗装装置本体について）
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不図示のモータと、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。

これらのうち、基台２１は床面等の設置部位に設置される部分であるが、この基台２１が設置部位に対して走行可能であっても良い。また、脚部２２は、基台２１から上部に向かい立設された部分である。なお、脚部２２と基台２１の間に関節部を設けて、脚部２２が基台２１に対して回動可能としても良い。

また、脚部２２の上端には、回転軸部２３が設けられている。この回転軸部２３には、回転アーム２４が回転自在な状態で取り付けられている。また、回転アーム２４は、モータ（第１モータ）の駆動により回転させられるが、そのようなモータとしては、電気モータやエアモータを用いることが可能である。なお、塗装ロボット１０が防爆エリアに設置されると共に電気モータを用いる場合には、回転軸部２３のハウジング内の内圧を高める（内圧防爆構造の採用）等の防爆対策を講じることが好ましい（以下の各モータ（第２モータ～第６モータ）においても同様）。しかしながら、塗装ロボット１０が防爆エリア以外の場所に設置される場合には、上記のような防爆対策を講じなくて良い。なお、ノズルヘッド５３付近の防爆構造に関しては、後述する。

また、回転アーム２４には、第１回動アーム２５の一端側が回動可能な状態で取り付けられている。なお、第１回動アーム２５を回転軸部２３に対して相対的に回転させる第２モータ（図示省略）は、回転アーム２４のハウジング内に収納されていても良く、第１回動アーム２５のハウジング内に収納されていても良い。

また、第１回動アーム２５の他端側には、第２回動アーム２６の一端側が軸部を介して揺動自在な状態で取り付けられている。この第２回動アーム２６を第１回動アーム２５に対して相対的に回転させる第３モータ（図示省略）は、第１回動アーム２５のハウジング内に収納されていても良く、第２回動アーム２６のハウジング内に収納されていても良い。

この第２回動アーム２６の他端側には、リスト部２７が取り付けられている。リスト部２７は、複数（たとえば３つ）の異なる向きの軸部を中心に、回転運動を可能としている。それにより、ノズルヘッドユニット５０の向きを精度良くコントロールすることが可能となっている。なお、軸部の個数は、２つ以上であれば幾つでも良い。

かかるリスト部２７のそれぞれの軸部を中心とした回転運動を可能とするために、モータ（第４モータ～第６モータ；図示省略）が設けられている。なお、第４モータ～第６モータは、第２回動アーム２６のハウジング内に収納されているが、その他の部位に収納されていても良い。

また、リスト部２７には、不図示のホルダ部を介してノズルヘッドユニット５０が取り付けられている。すなわち、ノズルヘッドユニット５０は、ホルダ部を介して、リスト部２７に着脱自在に設けられている。

なお、上記のような、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第１モータ～第６モータと、を備える塗装ロボット１０は、６軸で駆動可能なロボットである。しかしながら、塗装ロボット１０は、４軸以上であれば、何軸で駆動するロボットであっても良い。

（１－３．ノズルヘッドユニットについて）
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、不図示のチャック部を介してノズルヘッドユニット５０が取り付けられる。図２から図４に示すように、ノズルヘッドユニット５０は、後述する防爆ハウジング７０を備え、その防爆ハウジング７０内に、種々の構成が内蔵されている。なお、防爆ハウジング７０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１４０等が挙げられる。

図２は、ノズルヘッドユニット５０のうち、塗料を吐出させるノズル吐出面５２を正面視した状態を示す図である。図２に示すように、ノズル吐出面５２には、ノズル５４がノズルヘッドユニット５０の幅方向に対して傾斜する方向に連なるノズル列５５が複数設けられている。かかるノズル列５５には、本実施の形態では、主走査方向（Ｙ方向）の一方側（Ｙ２側）に存在する第１ノズル列５５Ａと、主走査方向の他方側に存在する第２ノズル列５５Ｂ（Ｙ１側）とが設けられている。

なお、塗料を吐出する場合、第１ノズル列５５Ａにおける隣り合うノズル５４から吐出される液滴の間に、第２ノズル列５５Ｂにおけるノズル５４から吐出される液滴が着弾されるように、各ノズル５４の駆動タイミングが制御される。それにより、塗装の際にドット密度を向上させることができる。

ところで、図２に示すように、ノズル吐出面５２には、単一のノズルヘッド５３が存在している。しかしながら、ノズル吐出面５２には、複数のノズルヘッド５３から構成されるヘッド群が存在するようにしても良い。この場合、一例として、図３に示すように、複数のノズルヘッド５３を位置合わせしつつ千鳥状に配置する構成が挙げられるが、ヘッド群におけるノズルヘッド５３の配置は千鳥状でなくても良い。

図４は、各ノズル５４へ塗料を供給する概略的な構成について示す図である。図５は、列方向供給流路５８、ノズル加圧室５９および列方向排出流路６０付近の構成を示す断面図である。図４および図５に示すように、ノズルヘッド５３は、供給側大流路５７と、列方向供給流路５８と、ノズル加圧室５９と、列方向排出流路６０と、排出側大流路６１とを備えている。供給側大流路５７は、後述するヘッド側循環経路の供給路７１から塗料が供給される流路である。また、列方向供給流路５８は、供給側大流路５７内の塗料が、分流される流路である。

また、ノズル加圧室５９は、列方向供給流路５８とノズル供給流路５９ａを介して接続されている。それにより、ノズル加圧室５９には、列方向供給流路５８から塗料が供給される。このノズル加圧室５９は、ノズル５４の個数に対応して設けられていて、内部の塗料を後述する駆動素子を用いてノズル５４から吐出させることができる。

また、ノズル加圧室５９は、不図示のノズル排出流路を介して列方向排出流路６０と接続されている。したがって、ノズル５４から吐出されなかった塗料は、ノズル加圧室５９内からノズル排出流路５９ｂを介して、列方向排出流路６０へと排出される。また、列方向排出流路６０は、排出側大流路６１と接続されている。排出側大流路６１は、それぞれの列方向排出流路６０から、排出された塗料が合流する流路である。この排出側大流路６１は、ヘッド側循環経路の戻り経路７２と接続されている。

このような構成により、ヘッド側循環経路の供給路７１から供給された塗料は、供給側大流路５７、列方向供給流路５８、ノズル供給流路５９ａおよびノズル加圧室５９を経て、ノズル５４から吐出される。また、ノズル５４から吐出されなかった塗料は、ノズル加圧室５９からノズル排出流路５９ｂ、列方向排出流路６０および排出側大流路６１を経て、ヘッド側循環経路の戻り経路７２へと戻される。

なお、図４に示す構成では、１本の列方向供給流路５８には、１本の列方向排出流路６０が対応するように配置されている。しかしながら、１本の列方向供給流路５８に、複数本（たとえば２本）の列方向排出流路６０が対応するように配置されていても良い。また、複数本の列方向供給流路５８に、１本の列方向排出流路６０が対応するように配置されていても良い。

また、図５に示すように、ノズル加圧室５９の天面（ノズル５４とは反対側の面）には、圧電基板６２が配置されている。この圧電基板６２は、圧電体である２枚の圧電セラミック層６３ａ，６３ｂを備え、さらに共通電極６４と、個別電極６５とを備えている。圧電セラミック層６３ａ，６３ｂは、外部から電圧を印加することで、伸縮可能な部材である。このような圧電セラミック層６３ａ，６３ｂとしては、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＮａＮｂＯ3系、ＢａＴｉＯ3系、（ＢｉＮａ）ＮｂＯ3系、ＢｉＮａＮｂ5Ｏ15系等のセラミックス材料を用いることができる。

また、図５に示すように、共通電極６４は、圧電セラミック層６３ａと圧電セラミック層６３ｂの間に配置されている。また、圧電基板６２の上面には、共通電極用の表面電極（不図示）が形成されている。これら共通電極６４と共通電極用表面電極とは、圧電セラミック層６３ａに存在する不図示の貫通導体を通じて、電気的に接続されている。また、個別電極６５は、上記のノズル加圧室５９と対向する部位にそれぞれ配置されている。さらに、圧電セラミック層６３ａのうち、共通電極６４と個別電極６５とに挟まれた部分は、厚さ方向に分極している。したがって、個別電極６５に電圧を印加すると、圧電効果によって圧電セラミック層６３ａが歪む。このため、所定の駆動信号を個別電極６５に印加すると、ノズル加圧室５９の体積を減少させるように圧電セラミック層６３ｂが相対的に変動し、それによって塗料が吐出される。

なお、図５に示す構成では、共通電極６４は、ノズル加圧室５９の天面に配置されているが、このような構成には限られない。たとえば、図６に示すように、共通電極６４は、ノズル加圧室５９の側面に配置される構成を採用しても良く、その他、塗料をノズル５４から良好に吐出可能であれば、どのような構成を採用しても良い。

（１－４．ノズルヘッドユニットの他の構成について）
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７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７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７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；主走査方向）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；主走査方向）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。

また、図７に示すようなノズルヘッド５３を用いて車両２００に塗装を行う場合、ノズルヘッド５３の長手方向が、ノズルヘッド５３の主走査方向に対して若干傾斜させた状態で塗装を実行するようにしても良い。たとえば、図２に示すノズルヘッド５３の構成では、ノズル列５５は主走査方向に対して角度αだけ傾斜しているとすると、ノズルヘッド５３の長手方向を、ノズルヘッド５３の主走査方向に対して角度αだけ傾斜させるようにしても良い。このように傾斜させる場合には、各ノズル５４からの塗料の吐出タイミングを調整するだけで、図２に示すノズルヘッド５３と同等の塗装を実現することができる。

（１－５．ノズルヘッドユニットの詳細な構成および温度センサについて）
次に、ノズルヘッドユニット５０の詳細な構成および温度センサに関して説明する。図８は、ノズルヘッドユニット５０の構成を示す断面図である。図９は、ノズルヘッドユニット５０付近の電気的な構成を示すブロック図である。図８および図９に示すように、ノズルヘッドユニット５０は、防爆ハウジング７０を有している。

防爆ハウジング７０は、外部雰囲気から密閉された内部空間Ｐ１を有していて、その内部空間Ｐ１の内圧を、気体供給継手８１からの不活性ガスの供給によって高めるようにした（内部空間Ｐ１の内圧が外部雰囲気の圧力より高い）、内圧防爆構造を採用している。また、防爆ハウジング７０は、内部空間Ｐ１を隔離する全ての接合部や開口部分を通して、外部雰囲気へと引火を生じさせないように、内部空間Ｐ１が密閉されている。また、内部空間Ｐ１内の、引火性のない不活性ガスの圧力を、外部雰囲気の圧力よりも高く維持することで、外部雰囲気中の引火性の加圧用ガスが内部空間Ｐ１に侵入するのを防いでいる。このような内圧を高める構成によっても、防爆ハウジング７０の防爆性能が確保されている。

ここで、防爆ハウジング７０には、上記の内部空間Ｐ１を覆う筒状部７１と、膨出部７２と、フロントカバー７３とが存在している。これらのうち、筒状部７１は、その幅（断面積）が同じ部位が連続する筒状（たとえば矩形の筒状）に設けられている部位である。しかしながら、筒状部７１の幅（断面積）は、その一部が異なっていても良い。なお、筒状部７１には、矩形の筐体、円筒状の筐体等、種々の形状が含まれる。

また、膨出部７２は、筒状部７１よりも幅（断面積）が膨らんだ部位を有する部分であり、そのような膨らみを利用して、膨出部７２にはノズルヘッド５３が配置されている。また、フロントカバー７３は、膨出部７２の開口側に取り付けられている。すなわち、フロントカバー７３は、防爆ハウジング７０のうち、リスト部２７から離れた開口部位に取り付けられている。そして、このフロントカバー７３を介してノズルヘッド５３が取り付けられている。すなわち、フロントカバー７３には図示を省略する取付用開口部が設けられていて、その取付用開口部からノズルヘッド５３のノズル吐出面５２が露出する状態で、ノズルヘッド５３がフロントカバー７３に取り付けられている。

また、防爆ハウジング７０には、気体導入口７４が設けられていて、その気体導入口７４には、気体供給継手８１が取り付けられている。気体導入口７４は、上述した膨出部７２のうち膨出外周壁７２ａに設けられている。ここで、膨出外周壁７２ａは、図８においてノズルヘッド５３と向き合う壁面である。ただし、膨出外周壁７２ａは、ノズルヘッド５３の天面とは平行には向き合わずに、所定の角度をなして向き合っている壁面となっているが、ノズルヘッド５３の天面と平行に向き合うように形成しても良い。なお、気体供給継手８１は、気体供給手段に対応するが、この気体供給継手８１以外の加圧用管路８３および加圧手段８４の少なくとも１つも、気体供給手段に対応するものとしても良い。

このような膨出外周壁７２ａに気体導入口７４が設けられていることで、気体供給継手８１は、ノズルヘッド５３に向かって不活性ガスを噴射することが可能となっている。なお、圧電基板６２が作動している状態（発熱状態）では、不活性ガスは、後述する放熱板９０よりも十分に低い温度に維持されている。

また、気体供給継手８１には、図９に示すような加圧用管路８３が接続されていて、その加圧用管路にはコンプレッサー等の加圧手段８４が接続されている。なお、気体導入口７４は、図８においては、ノズルヘッド５３の近傍に配置されていて、ノズルヘッド５３に向かうように、不活性ガスを供給することが可能となっている。

また、防爆ハウジング７０には、気体排出口７５が設けられている。この気体排出口７５には、比例制御弁等のようなガス制御弁８２が取り付けられている。また、ガス制御弁８２は、気体排出手段に対応する。かかるガス制御弁８２によって、不活性ガスを排出する流量を調整して、内部空間Ｐ１の圧力を調整することが可能となっている。

ここで、ガス制御弁８２は、防爆ハウジング７０の内部空間Ｐ１において、ノズルヘッド５３を挟んで気体供給継手８１とは反対側の防爆ハウジング７０の壁面に取り付けられている。このようなガス制御弁８２の取付位置の一例として、図８には、内部空間Ｐ１の中心よりもノズル吐出面５２から離れた天井面７６に近接してガス制御弁８２が取り付けられている場合が示されているが、ガス制御弁８２の取付位置は、これには限られず、ノズルヘッド５３を挟んで気体供給継手８１とは反対側の防爆ハウジング７０の壁面であれば、どのような位置であっても良い。また、ノズルヘッド５３の冷却性能を十分に確保可能であれば、ノズルヘッド５３に対し、気体供給継手８１と同じ側の防爆ハウジング７０の壁面に、ガス制御弁８２が取り付けられるようにしても良い。

図８および図９に示すように、ノズルヘッド５３には、放熱板９０が取り付けられている。放熱板９０は、ノズルヘッド５３のうち、ノズル吐出面５２に対して交差する面である側面５３ａに取り付けられている。それにより、ノズルヘッド５３から生じる熱を、比較的広い面積で放熱することが可能となっている。なお、放熱板９０は、放熱手段に対応する。

なお、側面５３ａは２面存在しているので、それぞれの側面５３ａに放熱板９０を取り付けるのが好ましいが、１つの放熱板９０で十分な放熱性能が得られる場合には、２面の側面５３ａのうちの１面のみに取り付けるようにしても良い。また、放熱板９０は、ノズル吐出面５２とは反対側の天面５３ｂに取り付けるようにしても良い。

また、放熱板９０は、鉄等よりも熱伝導率に優れると共に加工性にも優れるアルミニウム系金属を材質としているが、アルミニウム系金属よりも熱伝導率に優れる銅を材質としても良い。また、放熱板９０の表面積を大きくするために、多数のフィンを有する構成としても良い。

また、放熱板９０には、温度センサ１００が取り付けられていて、放熱板９０の温度を温度センサ１００で測定している。なお、温度センサ１００としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ、熱電対、ＲＴＤ（Resistance Temperature Detector;温度抵抗体）、半導体温度センサ等が挙げられる。なお、温度センサ１００は、温度測定手段に対応する。

この温度センサ１００は、図示を省略する信号線を介して、防爆ハウジング７０の外部のサーキットブレーカ１１０に接続されている。このサーキットブレーカ１１０は、ノズルヘッド５３への電力の供給を遮断するものであり、後述する駆動ドライバ１７０に駆動用の電力を供給する電力供給回路１２０の前後の電力線（図９においては、ノズルヘッド５３から離れる主制御部１３０側）に取り付けられている。なお、電力供給回路１２０は、電力供給手段に対応する。なお、サーキットブレーカ１１０は、電力遮断手段に対応する。

上記の温度センサ１００で、ノズルヘッド５３（放熱板９０）の温度が規定温度以上であることが検出されると、サーキットブレーカ１１０が作動して、ノズルヘッド５３への電力供給は強制的に停止させられる。それにより、ノズルヘッド５３が規定温度以上に温度上昇するのを防止している。

なお、図９に示すように、塗装ロボット１０には主制御部１３０が設けられていて、この主制御部１３０が塗装ロボット１０の各部位が協働して塗装対象物に対して塗装が実行されるように、ヘッド制御部１４０、弁制御部１５０、および加圧手段制御部１６０に、所定の制御信号を送信する。なお、主制御部１３０と弁制御部１５０は、制御手段を構成するが、主制御部１３０、弁制御部１５０および加圧手段制御部１６０の少なくとも１つが制御手段を構成するものとしても良い。

なお、図９に示す構成では、主制御部１３０と電力供給回路１２０の間には、上述したサーキットブレーカ１１０が配置されている。したがって、サーキットブレーカ１１０が作動した場合には、電力供給回路１２０への電力供給は強制的に停止させられるので、ノズルヘッド５３を駆動するための駆動ドライバ１７０に電力が供給されない。したがって、圧電基板６２の駆動は停止させられる。しかしながら、かかる図９に示す構成とは異なる制御手段を構成しても良い。たとえば、主制御部１３０とヘッド制御部１４０の間、電力供給回路１２０と駆動ドライバ１７０の間、およびヘッド制御部１４０と駆動ドライバ１７０の間の少なくとも一方に、上述したサーキットブレーカ１１０が配置される構成を採用しても良い。

なお、主制御部１３０、ヘッド制御部１４０、弁制御部１５０および加圧手段制御部１６０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。

ここで、ヘッド制御部１４０は、主制御部１３０からの指令に基づいて、駆動ドライバ１７０へ画像に関する制御信号を送信する。また、弁制御部１５０は、主制御部１３０からの指令に基づいて、ガス制御弁８２の作動を制御する部分である。また、加圧手段制御部１６０は、主制御部１３０からの指令に基づいて、加圧手段８４の作動を制御する部分である。また、駆動ドライバ１７０は、ヘッド制御部１４０からの指令に基づいて、ノズルヘッド５３内の圧電基板６２を駆動させるための電力の印加を制御する部分である。

［２．作用について］
次に、上述のような構成を有する塗装ロボット１０の作用について、以下に説明する。車両２００への塗装を実行する場合、主制御部１３０での制御に基づいて、電力供給回路１２０から駆動ドライバ１７０へ電力が供給される。また、主制御部１３０からの指令に基づいて、ヘッド制御部１４０は、駆動ドライバ１７０へ塗装を行うための画像に関する制御信号を送信する。すると、圧電基板６２が駆動されることで、ノズルヘッド５３の温度は上昇する。

ここで、ノズルヘッド５３には放熱板９０が取り付けられている。したがって、ノズルヘッド５３で生じた熱は、放熱板９０から内部空間Ｐ１へと放出される。なお、内部空間Ｐ１には、気体供給継手８１から不活性ガスが供給されている。しかも気体供給継手８１は、膨出外周壁７２ａに取り付けられていて、不活性ガスは、放熱板９０に向けて噴射される。このため、放熱板９０は、不活性ガスによって冷却され易い状態となっている。

なお、内部空間Ｐ１の不活性ガスは、気体排出口７５に取り付けられているガス制御弁８２から排出される。ここで、ガス制御弁８２を弁制御部１５０が制御することで、内部空間Ｐ１から排出される不活性ガスの流量が調整される。それにより、内部空間Ｐ１の圧力を、たとえば外部雰囲気の圧力よりも高くなるように調整される。

ここで、放熱板９０には温度センサ１００が取り付けられていて、その温度センサ１００によって放熱板９０の温度が計測される。そして、温度センサ１００で測定された温度が、ノズルヘッド５３を駆動させるのにふさわしくない温度（規定温度）に到達すると、かかる規定温度に到達した旨の検出信号を、サーキットブレーカ１１０に送信する。すると、サーキットブレーカ１１０は、電力供給回路１２０への電力供給を即座に遮断する。それにより、ノズルヘッド５３の駆動は強制的に停止させられる。

なお、上記の規定温度は、外部雰囲気の温度よりも高い温度であるが、その温度は種々設定することが可能である。その一例としては、１２５度、１２０度、１００度、８０度とするものがある。また、規定温度は、これらの温度以外に設定されても良い。

［３．効果について］
以上のような構成のインクジェット方式の塗装ロボット１０においては、複数のノズル５４を備えると共に、圧電基板６２の駆動によってノズル５４から塗料を吐出させるノズルヘッド５３と、圧電基板６２を駆動させる電力を供給する電力供給手段（電力供給回路１２０）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、を備えている。

そして、ノズルヘッド５３は、そのノズル吐出面５２が外部に露出する状態で、当該ノズル吐出面５２以外の部分を覆われると共に、内部空間Ｐ１において爆発が生じても損傷を防止することで外部雰囲気への引火を防止するための防爆構造を備える防爆ハウジング７０内に設けられている。また、防爆ハウジング７０内では、ノズルヘッド５３から発生する熱を放熱する放熱手段（放熱板９０）がノズルヘッド５３に取り付けられていて、防爆ハウジング７０内では、放熱手段（放熱板９０）の温度を測定する温度測定手段（温度センサ１００）が放熱手段（放熱板９０）に取り付けられている。また、電力供給手段（電力供給回路１２０）から圧電基板６２に向かう電力の供給を遮断する電力遮断手段（サーキットブレーカ１１０）を有していて、温度測定手段（温度センサ１００）が規定温度に到達したことを測定した場合に、温度測定手段（温度センサ１００）からの検出信号に基づいて、電力遮断手段（サーキットブレーカ１１０）は電力供給手段（電力供給回路１２０）への電力供給を遮断する。

このように構成する場合には、温度測定手段（温度センサ１００）が放熱手段（放熱板９０）に取り付けられていて、その温度測定手段（温度センサ１００）が規定温度に到達したことを測定した場合に、電力遮断手段（サーキットブレーカ１１０）は電力供給手段（電力供給回路１２０）への電力供給を遮断される。このため、ノズルヘッド５３の温度上昇を規定温度以下（一定温度以下）に抑えることが可能となる。したがって、ノズルヘッド５３において、異常な温度上昇を防止することが可能となる。

このため、上記のような温度上昇により、誤って内部空間Ｐ１や外部雰囲気において爆発が生じるのを防止することが可能となる。また、ノズルヘッド５３内の圧電基板６２が温度上昇によって熱暴走するのを防止することが可能となる。また、上記のような温度上昇により、塗料の粘度が増加して塗装品質が低下するのを防止することが可能となる。

また、ノズルヘッド５３には放熱手段（放熱板９０）が取り付けられているので、内部空間Ｐ１における温度上昇を抑えることが可能となる。

また、ノズルヘッド５３は、防爆ハウジング７０の内部空間Ｐ１に配置されているので、温度上昇が顕著に生じる部位を、外部雰囲気から隔離することが可能となる。そのため、仮に内部空間Ｐ１において爆発が生じたり、圧電基板６２のような電気的な駆動部位で火花等が生じても、その影響を外部雰囲気に生じさせるのを防ぐことができる。

また、上述の実施の形態では、防爆ハウジング７０は、その内部空間Ｐ１の内圧が外部雰囲気の圧力より高い内圧防爆構造を備えている。このように構成することで、内部空間Ｐ１に外部雰囲気が流入するのを良好に防ぐことができる。それにより、防爆ハウジング７０の防爆性能を良好なものとすることができる。

また、上述の実施の形態では、放熱手段は、放熱板９０であり、放熱板９０は、ノズルヘッド５３のうちノズル吐出面５２に対して交差する側面５３ａに取り付けられている。

このように構成することで、比較的大面積の側面５３ａに、同じく大面積の放熱板９０を取り付ける構成とすることができる。このため、ノズルヘッド５３の冷却性能を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、防爆ハウジング７０には、防爆ハウジング７０に形成された気体導入口７４に取り付けられる気体供給手段（気体供給継手８１）と、防爆ハウジング７０に形成された気体排出口７５に取り付けられた気体排出手段（ガス制御弁８２）とを備えている。そして、気体導入口７４からは不活性ガスが導入され、気体排出手段（ガス制御弁８２）からは不活性ガスが排出される。

このように構成することで、防爆ハウジング７０の内部空間Ｐ１には、気体供給手段（気体供給継手８１）から不活性ガスが供給されると共に、その不活性ガスは気体排出手段（ガス制御弁８２）から排出される。このため、内部空間Ｐ１の内部で、不活性ガスを循環させることができ、放熱手段（放熱板９０）からの放熱を良好に外部に排出させることができる。それにより、ノズルヘッド５３の冷却性能を一層向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、防爆ハウジング７０には、筒状部７１と、その筒状部７１の外周面よりも幅方向の寸法が大きく膨らんでいる膨出部７２が設けられている。また、気体供給手段（気体供給継手８１）は、膨出部７２のうち放熱手段（放熱板９０）と向き合う膨出外周壁７２ａに取り付けられていることで、放熱手段（放熱板９０）に向けて気体供給手段（気体供給継手８１）が不活性ガスを噴射する。

このように構成することで、筒状部７１は、膨出部７２よりも幅が狭く断面積が小さくなるので、筒状部７１に用いられる防爆用の材料（金属、樹脂等）の重量を低減することができる。したがって、ロボットアームＲ１の挙動を向上させることができる。また、膨出部７２の存在により、膨出部７２の膨出外周壁７２ａに気体導入口７４を形成することができるので、気体供給手段（気体供給継手８１）から放熱手段（放熱板９０）に向けて、新鮮な（温度が内部空間Ｐ１よりも相対的に低い）不活性ガスを噴射させることができる。それにより、ノズルヘッド５３の冷却性能を向上させることができる。

また、本実施の形態では、気体排出手段は、不活性ガスの流量を調整可能なガス制御弁８２であり、そのガス制御弁８２は、防爆ハウジング７０の内部空間Ｐ１において、ノズルヘッド５３を挟んで気体供給継手８１とは反対側の防爆ハウジング７０の壁面に取り付けられている。

このように構成することで、気体供給手段（気体供給継手８１）から導入された不活性ガスを内部空間Ｐ１において循環させることができる。そのため、新鮮な（温度が内部空間Ｐ１よりも相対的に低い）不活性ガスが即座に外部に排出させることを防ぐことができる。したがって、不活性ガスをノズルヘッド５３の温度低下に有効に活用することができ、ノズルヘッド５３を一層良好に冷却させることができる。

また、本実施の形態では、ガス制御弁８２の作動を制御し、内部空間Ｐ１の内圧が外部雰囲気の圧力よりも高くなるようにガス制御弁８２から排出される不活性ガスの流量を制御する制御手段（弁制御部１５０）を有する。

このように構成することで、内部空間Ｐ１の内圧を外部雰囲気よりも高くすることができるので、内部空間Ｐ１に外部雰囲気が流入するのを一層良好に防ぐことができる。それにより、内部空間Ｐ１の内部を高めることで、防爆ハウジング７０の防爆性能を一層良好なものとすることができる。

［４．変形例について］
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、その一例について説明する。

上述した実施の形態では、放熱手段として放熱板９０について説明している。しかしながら、放熱手段は放熱板９０には限られない。たとえば、放熱手段は、放熱板９０に代えて、または放熱板９０と共に、不活性ガスを強制的に流動させる冷却ファン、冷水によってノズルヘッド５３を冷却する水冷機構、ペルチエ素子等が該当するものとしても良い。

また、上述の実施の形態では、ガス制御弁８２から排出される不活性ガスの流量を調整することで、内部空間Ｐ１の内圧を外部雰囲気よりも高くしている。しかしながら、加圧手段８４の作動を加圧手段制御部１６０によって制御することで、内部空間Ｐ１の内圧を、外部雰囲気よりも高くするように制御しても良い。

また、上述の実施の形態では、放熱手段に対応する放熱板９０に、温度センサ１００が取り付けられている。しかしながら、温度センサ１００は、放熱板９０以外のノズルヘッド５３およびそのノズルヘッド５３に固定される部材に、取り付けるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、防爆ハウジング７０は、防爆構造として内圧防爆構造を採用したものとなっている。しかしながら、防爆ハウジング７０における防爆構造は、内圧防爆構造以外の防爆構造であっても良い。たとえば、防爆ハウジング７０は、耐圧材で構成された耐圧防爆構造を採用しても良く、安全増防爆構造を採用しても良く、その他の防爆構造を採用しても良い。

１０…塗装ロボット、２０…ロボット本体、２１…基台、２２…脚部、２３…回転軸部、２４…回転アーム、２５…第１回動アーム、２６…第２回動アーム、２７…リスト部、３０…チャック部、４０…塗料供給部、５０…ノズルヘッドユニット、５１…ヘッドカバー、５２…ノズル吐出面、５２ａ…側面、５３…ノズルヘッド、５３ａ…側面、５３ｂ…天面、５４…ノズル、５４Ａ…ノズル、５４Ｂ…ノズル、５５…ノズル列、５５Ａ…第１ノズル列、５５Ｂ…第２ノズル列、５７…供給側大流路、５８…列方向供給流路、５９…ノズル加圧室、５９ａ…ノズル供給流路、５９ｂ…ノズル排出流路、６０…列方向排出流路、６１…排出側大流路、６２…圧電基板、６３ａ…圧電セラミック層、６３ｂ…圧電セラミック層、６４…共通電極、６５…個別電極、７０…防爆ハウジング、７１…供給路、７１…筒状部、７２…戻り経路、７２…膨出部、７２ａ…膨出外周壁、７３…フロントカバー、７４…気体導入口、７５…気体排出口、７６…天井面、８１…気体供給継手（気体供給手段に対応）、８２…ガス制御弁（気体排出手段に対応）、８３…加圧用管路、８４…加圧手段、９０…放熱板（放熱手段に対応）、１００…温度センサ（温度測定手段に対応）、１１０…サーキットブレーカ（電力遮断手段に対応）、１２０…電力供給回路（電力供給手段に対応）、１３０…主制御部、１４０…ヘッド制御部、１５０…弁制御部（制御手段に対応）、１６０…加圧手段制御部、１７０…駆動ドライバ、２００…車両、Ｐ１…内部空間、Ｒ１…ロボットアーム

Claims (8)

1. 塗装対象物に対し、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、
   複数の前記ノズルを備えると共に、圧電基板の駆動によって前記ノズルから前記塗料を吐出させるノズルヘッドと、
   前記圧電基板を駆動させる電力を供給する電力供給手段と、
   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、
   を備え、
   前記ノズルヘッドは、そのノズル吐出面が外部に露出する状態で、当該ノズル吐出面以外の部分を覆う防爆ハウジング内に設けられていて、
   前記防爆ハウジング内では、前記ノズルヘッドから発生する熱を放熱する放熱手段が前記ノズルヘッドに取り付けられていて、
   前記防爆ハウジング内では、前記放熱手段の温度を測定する温度測定手段が当該放熱手段に取り付けられていて、
   前記温度測定手段が規定温度に到達したことを測定した場合に、前記温度測定手段からの検出信号に基づいて、前記電力供給手段から前記圧電基板に向かう電力の供給を遮断する電力遮断手段を有している、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
2. 請求項１記載の塗装ロボットであって、
   前記防爆ハウジングは、その内部空間の内圧が外部雰囲気の圧力より高い内圧防爆構造を備える、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
3. 請求項１記載の塗装ロボットであって、
   前記防爆ハウジングは、耐圧材で構成された耐圧防爆構造を備える、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の塗装ロボットであって、
   前記放熱手段は、放熱板であり、
   前記放熱板は、前記ノズルヘッドのうち前記ノズル吐出面に対して交差する側面に取り付けられている、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の塗装ロボットであって、
   前記防爆ハウジングは、前記防爆ハウジングに形成された空気導入口に取り付けられる気体供給手段と、前記防爆ハウジングに形成された気体排出口に取り付けられた気体排出手段とを備えていて、
   前記気体供給手段からは不活性ガスが導入され、前記気体排出手段からは前記不活性ガスが排出される、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
6. 請求項５記載の塗装ロボットであって、
   前記防爆ハウジングには、筒状部と、その筒状部の外周面よりも幅方向の寸法が大きく膨らんでいる膨出部が設けられていて、
   前記気体供給手段は、前記膨出部のうち前記放熱手段と向き合う膨出外周壁に取り付けられていることで、前記放熱手段に向けて前記気体供給手段が前記不活性ガスを噴射する、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
7. 請求項６記載の塗装ロボットであって、
   前記気体排出手段は、前記不活性ガスの流量を調整可能なガス制御弁であり、
   前記ガス制御弁は、前記防爆ハウジングの内部空間において前記ノズルヘッドを挟んで前記気体供給手段とは反対側の前記防爆ハウジングの壁面に取り付けられている、
   ことを特徴とする塗装ロボット。
8. 請求項７記載の塗装ロボットであって、
   前記ガス制御弁の作動を制御し、前記内部空間の内圧が外部雰囲気の圧力よりも高くなるように前記ガス制御弁から排出される前記不活性ガスの流量を制御する制御手段を有する
   ことを特徴とする塗装ロボット。

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