JP7444678B2 - 塗装設備における塗料カートリッジの装着位置補正システム - Google Patents

Description

本発明は、塗装設備において、塗装機に塗料カートリッジを装着する位置を補正するシステムに関するものである。

従来、自動車ボディの塗装設備（塗装ライン）では、塗装色の異なる自動車ボディが混在して搬送されるため、自動車ボディに応じた色替塗装を可能にする技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、図１０，図１１に示されるように、塗装設備１０１は、産業用塗装ロボット１０２、塗料充填装置（図示略）及び搬送装置１０３を備える。産業用塗装ロボット１０２は、アーム１０４の先端に塗装機１０５を取り付けた構造を有する。塗料充填装置は、塗装機１０５に着脱可能な塗料カートリッジ１０６が装着される複数のストッカ（図示略）を有し、ストッカに装着されている塗料カートリッジ１０６に対して塗料を充填する。そして、搬送装置１０３は、使用済みの塗料カートリッジ１０６を塗装機１０５から取り外してストッカに装着するとともに、塗料が充填された使用前の塗料カートリッジ１０６をストッカから取り外して塗装機１０５に装着することにより、塗料カートリッジ１０６を交換する。

特開２００７－１３０５３０号公報（図８等）

ところで、塗装機１０５に塗料カートリッジ１０６を装着する際には、まず、産業用塗装ロボット１０２のアーム１０４を駆動して塗装機１０５を所定位置で停止させるとともに、搬送装置１０３を駆動して塗料カートリッジ１０６を所定位置で停止させる。なお、塗装機１０５及び塗料カートリッジ１０６の停止位置は、エンコーダーに設定された位置（エンコーダー設定値）により決定される。そして、この状態で、搬送装置１０３を駆動して、塗装機１０５に塗料カートリッジ１０６を装着する。

ところが、塗装作業において、塗装機１０５の移動、停止、姿勢変更などの動作を繰り返し行うのに伴い、同じ制御を行ったとしても、塗装機１０５の停止位置に数ｍｍ程度の位置ズレＡ１が生じることがある。この場合、塗料カートリッジ１０６が例えば図１０，図１１に示すフィードチューブ１０７を有していると、塗装機１０５の内部にフィードチューブ１０７の先端部が接触してしまうため、塗装機１０５に塗料カートリッジ１０６を装着することができない（ドッキング不良）。その結果、塗装ラインが停止してしまい、生産性が低下してしまうという問題がある。また、フィードチューブ１０７の接触に起因して、フィードチューブ１０７が摩耗、損傷してしまうため、早期の部品交換が必要になり、ランニングコストが上昇するという問題もある。さらに、塗装機１０５に塗料カートリッジ１０６を装着する位置を確認して調整する作業を定期的に行う必要があるため、メンテナンスコストが上昇するという問題もある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗装機に塗料カートリッジを装着する位置を補正することにより、生産性を向上させつつコスト低減を図ることができる塗料カートリッジの装着位置補正システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、アームの先端に塗装機が取り付けられた産業用塗装ロボットと、前記塗装機に着脱可能な塗料カートリッジが装着される複数のストッカを有し、前記ストッカに装着されている前記塗料カートリッジに対して複数色の塗料を選択的に充填可能な塗料充填装置と、使用済みの前記塗料カートリッジを前記塗装機から取り外して前記塗料充填装置の前記ストッカに装着するとともに、前記塗料が充填された使用前の前記塗料カートリッジを前記ストッカから取り外して前記塗装機に装着する搬送装置とを塗装領域内に設置してなる塗装設備において、前記塗装機に前記塗料カートリッジを装着する位置を補正するシステムであって、前記搬送装置は、互いに直交する３軸方向に駆動可能な３つの電動アクチュエータからなり、垂直方向に沿って駆動するＺ軸用電動アクチュエータをＸ軸用電動アクチュエータ及びＹ軸用電動アクチュエータに支持させた構造の駆動装置と、前記Ｚ軸用電動アクチュエータの可動部に設けられ、前記塗料カートリッジを把持可能なチャック装置と、前記Ｚ軸用電動アクチュエータの前記可動部に設けられ、前記塗装機における塗料カートリッジ装着部位の位置を読み取る画像センサと、前記画像センサにより読み取った前記塗料カートリッジ装着部位の位置を基準として前記チャック装置のＸＹ軸方向の位置ズレ量を検出し、補正量を算出する位置ズレ補正量算出手段と、前記補正量に基づいて前記Ｘ軸用電動アクチュエータ及び前記Ｙ軸用電動アクチュエータを駆動して前記塗料カートリッジを適切な装着位置に移動させた後、前記Ｚ軸用電動アクチュエータを駆動して前記塗料カートリッジを前記塗装機に装着する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする、塗料カートリッジの装着位置補正システムをその要旨とする。

請求項１に記載の発明では、塗装機に塗料カートリッジを装着するにあたり、画像センサで読み取った塗装機側の塗料カートリッジ装着部位の位置を基準として、塗料カートリッジ側のチャック装置のＸＹ軸方向の位置ズレ量を検出して補正量を算出する。そして、補正量に基づいてＸ軸用電動アクチュエータ及びＹ軸用電動アクチュエータを駆動して、塗料カートリッジを適切な装着位置に移動させる。その結果、塗料カートリッジと塗料カートリッジ装着部位との位置ズレが解消されるため、塗装機に塗料カートリッジを確実に装着することができる。ゆえに、塗料カートリッジの装着不良に起因する塗装設備の停止を防止できるため、生産性を向上させることができる。また、両者の位置ズレに起因する、塗料カートリッジと塗装機（塗料カートリッジ装着部位）との接触が回避されるため、両者の接触に起因する接触部分の摩耗や損傷が軽減される。その結果、早期の部品交換が不要になるため、ランニングコストを低減させることができる。さらに、塗料カートリッジ装着部位の位置ズレ量を確認して調整する作業の頻度を低減できるため、メンテナンスコストの低減も可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記３つの電動アクチュエータはそれぞれ防爆構造及び制振機構を有するとともに、前記画像センサは防爆構造を有することをその要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、３つの電動アクチュエータ及び画像センサが防爆構造を有するため、塗料ミストが充満する環境での使用に適している。また、３つの電動アクチュエータは、防爆構造を有することで重くなっているため、停止時に揺れが収まりにくい。なお、請求項２では、各電動アクチュエータが制振機構を有するため、制振機構によって各電動アクチュエータの揺れを抑えることができる。よって、各電動アクチュエータを素早く移動させたとしても確実に停止させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記可動部において前記チャック装置よりも高い位置には、センサ支持ブラケットが突設され、前記画像センサは、斜め下方を向く状態で前記センサ支持ブラケットに支持されていることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、画像センサを斜め下方に向けた状態で支持するセンサ支持ブラケットが、Ｚ軸用電動アクチュエータの可動部においてチャック装置よりも高い位置に配置される。その結果、画像センサの向きが鉛直方向に対して鋭角をなすため、画像センサは、塗料カートリッジ装着部位の直上に近い位置から塗料カートリッジ装着部位を読み取ることが可能となる。従って、読み取った塗料カートリッジ装着部位の形状が変形してしまう、といった斜め撮影に起因する問題を最小限に抑えることができるため、画像センサの読み取り精度が向上する。また、画像センサを支持するセンサ支持ブラケットがチャック装置より高い位置に配置されることから、画像センサを、産業用塗装ロボットに取り付けられた塗装機から離すことができるため、塗料ミストの付着による画像センサの汚れを防止することができる。しかも、画像センサは、Ｚ軸用電動アクチュエータに直接取り付けられるのではなく、Ｚ軸用電動アクチュエータの可動部に突設されたセンサ支持ブラケットを介してＺ軸用電動アクチュエータに取り付けられる。その結果、Ｚ軸用電動アクチュエータを含む３つの電動アクチュエータの搬送時の振動（搬送揺れ）が画像センサに伝わりにくくなるため、画像センサが読み取った塗料カートリッジ装着部位にブレが生じにくくなる。即ち、画像センサを上記した態様で上記した位置に取り付けることにより、塗料カートリッジ装着部位の位置を画像センサを用いて高精度で読み取ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記位置ズレ補正量算出手段が検出した位置ズレ量が所定値を超える場合に位置調整の必要を警告する通知手段をさらに備えることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、チャック装置のＸＹ軸方向の位置ズレ量が所定値を超える場合に、位置調整の必要があることを警告するようになっているため、位置調整の必要性を作業者に対して確実に気付かせることができる。その結果、位置ズレ量の異常に対して迅速に対応することが可能となる。

なお、通知手段としては、例えば、位置調整の必要性を発光（点灯・点滅等）にて警告するランプ等の発光手段、位置調整の必要性を音声（警告音等）にて警告するアラーム等の音声出力手段、位置調整の必要性を表示（文字、記号、絵等）にて警告する液晶式表示装置等の表示手段、などが挙げられる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記塗料カートリッジは、内部にタンクを有する本体と、前記本体の下端中央部に突設されたフィードチューブとを含んで構成され、前記塗料カートリッジ装着部位は、前記塗装機の上端面側に突設され、前記塗料カートリッジ装着部位の中心部にはフィードチューブ挿通孔が配置されていることをその要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、位置ズレ補正量算出手段や駆動制御手段等によって、塗料カートリッジと塗料カートリッジ装着部位との位置ズレが解消されている。このため、塗料カートリッジを構成するフィードチューブの先端部と塗料カートリッジ装着部位にあるフィードチューブ挿通孔の内周面との接触が回避される。その結果、フィードチューブの接触に起因するフィードチューブの摩耗や損傷が軽減されるため、早期の部品交換が不要になり、ランニングコストの低減が可能となる。

以上詳述したように、請求項１～５に記載の発明によると、塗装機に塗料カートリッジを装着する位置を補正することにより、生産性を向上させつつコスト低減を図ることができる。

本実施形態における塗料カートリッジの装着位置補正システムを示す概略構成図。 塗装設備を示す側面図。 塗装設備を示す正面図。 塗装機及び塗料カートリッジを示す断面図。 塗料カートリッジ装着部位を斜め上方から見たときの状態を示す概略図。 塗料カートリッジ、Ｚ軸用電動アクチュエータ、チャック装置及び画像センサを示す側面図。 塗料カートリッジ、Ｚ軸用電動アクチュエータ、チャック装置及び画像センサを示す正面図。 塗装設備での塗装時の処理を示すフローチャート。 被写体（塗料カートリッジ装着部位）の位置ズレ量の判定方法を示すイメージ図。 従来技術における塗装設備の問題点を示す概略側面図。 従来技術における塗装設備の問題点を示す要部断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１～図３に示されるように、本実施形態における塗料カートリッジ２１の装着位置補正システム１は、塗装設備１０において、塗装機１４に塗料カートリッジ２１を装着する位置を補正するシステムである。装着位置補正システム１は、一部が張り出した状態で、自動車ボディを塗装するための塗装ライン内に設けられる。塗装設備１０は、産業用塗装ロボット１１、塗料充填装置３１及び搬送装置４０を塗装領域（図示略）内に設置してなり、塗装ラインに組み込まれている。

産業用塗装ロボット１１は、本体部１２と、本体部１２から延びるアーム１３と、アーム１３の先端に取り付けられる塗装機１４とを備えている。塗装機１４を構成する機体１５の下面側には、回転霧化頭１６が回転可能に設けられている。一方、機体１５の上端面には、円筒状をなす塗料カートリッジ装着部位１７（図５参照）が突設されている。塗料カートリッジ装着部位１７には、塗料が充填された塗料カートリッジ２１が着脱可能に装着されている。なお、塗料カートリッジ２１は、内部にタンク（図示略）を有する本体２２と、本体２２の上端中央部に突設された突出部２３と、本体２２の下端中央部に突設されたフィードチューブ２４とを含んで構成されている。一方、塗料カートリッジ装着部位１７の中心部には、フィードチューブ挿通孔１８が配置されている。なお、塗料カートリッジ２１内の塗料は、フィードチューブ２４を通過して回転霧化頭１６に供給される。そして、回転霧化頭１６が回転することにより、塗料が霧化されて自動車ボディに噴霧される。

図１～図３に示されるように、塗料充填装置３１は、塗料カートリッジ２１が装着される複数のストッカ３２を有している。塗料充填装置３１は、ストッカ３２に装着されている塗料カートリッジ２１に対して複数色の塗料を選択的に充填可能となっている。

また、搬送装置４０は、使用済みの塗料カートリッジ２１を塗装機１４から取り外して塗料充填装置３１のストッカ３２に装着するとともに、塗料が充填された使用前の塗料カートリッジ２１をストッカ３２から取り外して塗装機１４に装着するための装置である。搬送装置４０は、駆動装置４１、チャック装置５１ａ，５１ｂ及びビジョンセンサ６１（画像センサ）を備えている。

図１～図３に示されるように、駆動装置４１は、互いに直交する３軸方向に駆動可能な３つの電動アクチュエータ（Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂ、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃ）からなる。駆動装置４１は、垂直方向に沿って駆動するＺ軸用電動アクチュエータ４２ｃを、水平方向に沿って駆動するＸ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂに支持させた構造を有している。なお、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂは、産業用塗装ロボット１１よりも高い位置に設置されている。一方、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃは、産業用塗装ロボット１１とほぼ同じ高さにあるものの、上端が塗装機１４及びチャック装置５１ａ，５１ｂよりも高い位置に設置されている。

詳述すると、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａは、Ｘ軸方向（図２では左右方向）に沿って延びるレール部４３ａを備えており、レール部４３ａには、同レール部４３ａの延出方向に移動するスライダ部４４ａが設けられている。Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａは、レール部４３ａを、複数の支持柱７１を介してフレーム７０の天井部７２に支持させた構造を有している。また、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂは、Ｙ軸方向（図３では左右方向）に沿って延びるレール部４３ｂを備えており、レール部４３ｂには、同レール部４３ｂの延出方向に移動するスライダ部４４ｂが設けられている。Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂは、レール部４３ｂを、支持柱７３を介してＸ軸用電動アクチュエータ４２ａのスライダ部４４ａに支持させた構造を有しており、水平方向に沿って駆動するようになっている。さらに、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃは、Ｚ軸方向（図２，図３では上下方向）に沿って延びるレール部４３ｃを備えており、レール部４３ｃには、同レール部４３ｃの延出方向に移動するスライダ部４４ｃ（可動部）が設けられている。Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃは、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂのスライダ部４４ｂに支持させた構造を有しており、垂直方向に沿って移動するようになっている。また、各レール部４３ａ～４３ｃの側部には、スライダ部４４ａ～４４ｃを移動させるためのモータ（図示略）が取り付けられている。なお、各モータは、それぞれ防爆構造を有している。

また、各電動アクチュエータ４２ａ～４２ｃは、それぞれ制振機構を有している。本実施形態の制振機構は、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａの振動を打ち消すような波形で、レール部４３ａに取り付けられたモータを駆動させることにより、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａの揺れを抑える制御（制振制御）を行う。また、制振機構は、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂの振動を打ち消すような波形で、レール部４３ｂに取り付けられたモータを駆動させることにより、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂの揺れを抑える制御（制振制御）を行う。さらに、制振機構は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃの振動を打ち消すような波形で、レール部４３ｃに取り付けられたモータを駆動させることにより、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃの揺れを抑える制御（制振制御）を行う。

図１～図３，図６，図７に示されるように、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃには、一対のチャック装置５１ａ，５１ｂが並列に設けられている。各チャック装置５１ａ，５１ｂは、図３から見たときに左右一対となっており、それぞれが塗料カートリッジ２１を把持可能となっている。各チャック装置５１ａ，５１ｂは、シリンダ５２と、互いに接離可能な一対の挟持部材５３とを備えている。なお、両挟持部材５３が互いに接近した場合、塗料カートリッジ２１の突出部２３を挟持する挟持状態となる一方、両挟持部材５３が互いに離間した場合には、塗料カートリッジ２１を挟持しない開放状態となる。

また、各チャック装置５１ａ，５１ｂの上端には、図６，図７に示されるバネユニット５４（衝撃吸収手段）が取り付けられている。また、本実施形態では、一方のチャック装置５１ｂで塗料カートリッジ２１を把持したままの状態で、もう一方のチャック装置５１ａでドッキング動作を行うようになっている。なお、バネユニット５４は、コイル状をなす４本の圧縮バネ５５と、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃに固定される支持板５６と、チャック装置５１ａのシリンダ５２に接続される接続板５７とを備えている。そして、圧縮バネ５５の両端は、支持板５６と接続板５７とにそれぞれ当接している。よって、塗料カートリッジ２１を塗装機１４に装着する際にチャック装置５１ａに加わる衝撃は、圧縮バネ５５が収縮することによって吸収される。

図１～図３，図６，図７に示されるように、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃには、上記のビジョンセンサ６１が設けられている。ビジョンセンサ６１は、塗装機１４における塗料カートリッジ装着部位１７の位置を読み取る機能を有している。詳述すると、スライダ部４４ｃに取り付けられたバネユニット５４には、センサ支持ブラケット６２が突設されている。センサ支持ブラケット６２は、チャック装置５１ａよりも高い位置であって、スライダ部４４ｃとほぼ同じ高さに配置されている。そして、センサ支持ブラケット６２にはビジョンセンサ６１が取り付けられている。よって、本実施形態のビジョンセンサ６１は、左右一対のチャック装置５１ａ，５１ｂのうち、ドッキング専用のチャック装置５１ａに取り付けられており、チャック装置５１ａとともに移動可能となっている。また、ビジョンセンサ６１は、鉛直方向に対して角度θ１だけ斜め下方を向く状態で、センサ支持ブラケット６２に支持されている。なお、本実施形態のビジョンセンサ６１は防爆構造を有している。

次に、塗装設備１０の電気的構成について説明する。

図１に示されるように、塗装設備１０は、設備全体を統括的に制御する制御装置８０を備えている。制御装置８０は、ＣＰＵ８１、メモリ８２及び入出力ポート８３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ８１は、塗料充填装置３１、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂ、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃ、チャック装置５１ａ，５１ｂ及びビジョンセンサ６１に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。

次に、塗装設備１０での塗装時の処理を説明する。

まず、未塗装状態の自動車ボディをコンベア（図示略）上に載置する。なお、コンベア上に載置された自動車ボディは、コンベアの下流側に移動して、塗装設備１０内に搬入される。そして、自動車ボディが塗装設備１０の塗装領域に到達すると、ＣＰＵ８１は、塗料が充填された使用前の塗料カートリッジ２１が装着されている複数のストッカ３２の中から１つのストッカ３２を選択する。さらに、ＣＰＵ８１は、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂに駆動信号を出力し、選択したストッカ３２の上方にチャック装置５１ａを移動させる制御を行う。

次に、ＣＰＵ８１は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃに駆動信号を出力し、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃをレール部４３ｃの下降端まで下降させる制御を行う。さらに、ＣＰＵ８１は、チャック装置５１ａに駆動信号を出力し、選択したストッカ３２に装着されている塗料カートリッジ２１の突出部２３を、チャック装置５１ａを構成する一対の挟持部材５３に挟持させる制御を行う。そして、ＣＰＵ８１は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃに駆動信号を出力し、スライダ部４４ｃをレール部４３ｃの上昇端に上昇させる制御を行う。この時点で、使用前の塗料カートリッジ２１が塗装機１４から取り外される。

次に、ＣＰＵ８１は、チャック装置５１ａに挟持されている塗料カートリッジ２１を塗装機１４に装着させる制御を行う。詳述すると、まず、ＣＰＵ８１は、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂに駆動信号を出力し、原点位置（図示略）に存在する産業用塗装ロボット１１の塗装機１４の上方にチャック装置５１ａを移動させる制御を行う。そして、ＣＰＵ８１は、スライダ部４４ｃがレール部４３ｃの上昇端にない場合に、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃに駆動信号を出力し、スライダ部４４ｃをレール部４３ｃの上昇端に上昇させる制御を行う。

次に、ＣＰＵ８１は、塗装機１４に塗料カートリッジ２１を装着する位置を補正する制御を行う。詳述すると、ＣＰＵ８１は、図８に示されるステップＳ１において、ビジョンセンサ６１に駆動信号を出力し、塗装機１４における塗料カートリッジ装着部位１７の位置（ロボット原点位置）をビジョンセンサ６１に読み取らせる制御を行う。具体的に言うと、まず、ビジョンセンサ６１は、円筒状をなす塗料カートリッジ装着部位１７の外周部分を読み取り、読み取った円Ｃ１（図５参照）外径を検出し、検出した外径に基づいて円Ｃ１の中心座標Ｏ１（図５参照）を読み取る。次に、ＣＰＵ８１は、ビジョンセンサ６１からの読取信号に基づいて、円Ｃ１の中心座標Ｏ１を読み取れたか否かを判定する。そして、中心座標Ｏ１を読み取れた場合、ＣＰＵ８１は、読み取りの結果を「ＯＫ」と判定する。それに対して、中心座標Ｏ１を読み取れなかった場合、ＣＰＵ８１は、読み取りの結果を「ＮＧ」と判定する。なお、読み取りの判定基準は、中心座標Ｏ１の読み取りバラツキとの相関を確認したうえで、適宜変更可能である。

さらに、ＣＰＵ８１は、ビジョンセンサ６１により読み取った塗料カートリッジ装着部位１７（被写体）の位置を基準として、塗料カートリッジ装着部位１７の位置ズレ量（換言すると、チャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量）を検出する。そして、検出した位置ズレ量が、許容範囲内にあるか否かを判定する。具体的に言うと、まず、ビジョンセンサ６１は、塗料カートリッジ装着部位１７の外周部分を読み取り、読み取った円Ｃ２（図９参照）の中心座標Ｏ２（図９参照）を読み取る。なお、本実施形態では、真円ではない円Ｃ２も「円」と言うものとする。次に、ＣＰＵ８１は、中心座標Ｏ２のＸ座標と、仮想円Ｃ３（図９参照）の中心座標Ｏ３（図９参照）のＸ座標との位置ズレ量Ｘ１（図９参照）が、第１の基準値内であるか否かを判定する。なお、仮想円Ｃ３は、原点位置（初期位置）に存在する際における、塗装機１４の塗料カートリッジ装着部位１７の開口端面１７ａを示すものであり、エンコーダー設定値に基づいて決定される。また、本実施形態では、真円ではない仮想円Ｃ３も「円」と言うものとする。また、ＣＰＵ８１は、中心座標Ｏ２のＹ座標と中心座標Ｏ３のＹ座標との位置ズレ量Ｙ１（図９参照）が第１の基準値内であるか否かを判定する。そして、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１の少なくとも一方が第１の基準値外である場合、ＣＰＵ８１は、被写体の位置ズレ量を「ＮＧ」と判定する。一方、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１がともに第１の基準値内である場合、ＣＰＵ８１は、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１がともに第２の基準値内であるか否かを判定する。なお、第２の基準値は、第１の基準値よりも小さい値である。この場合、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１がともに第２の基準値内であったとしても、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１の少なくとも一方が第２の基準値外であったとしても、ＣＰＵ８１は、被写体の位置ズレ量を「ＯＫ」と判定する。なお、許容範囲内にあるか否かの判定基準となる位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１は、実際の塗装機１４とのドッキング検証の結果に基づいて適宜変更可能である。

そして、ステップＳ１において、読み取りの結果が「ＮＧ」と判定された場合、または、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１の少なくとも一方が第１の基準値外であることで被写体の位置ズレ量が「ＮＧ」と判定された場合、ＣＰＵ８１は、ステップＳ２の処理へ移行し、異常が発生しているとして塗装設備１０を停止させる制御を行う。また、ＣＰＵ８１は、ビジョンセンサ６１に駆動信号を出力し、「ＮＧ」と判定された画像を履歴として記憶させる制御を行う。その後、異常が解消されると、ＣＰＵ８１は、ステップＳ３において、異常を解除させる制御を行い、ステップＳ１の処理を再度実行させる（再読み取り（モード再起動））。なお、リトライ設定がある場合、ＣＰＵ８１は、ステップＳ２，Ｓ３の処理へ移行することなく、ステップＳ１の処理を再度実行させる。

また、ステップＳ１において、読み取りの結果が「ＯＫ」と判定され、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１の少なくとも一方が第２の基準値外であるものの、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１がともに第１の基準値内であることで被写体の位置ズレ量が「ＯＫ」と判定された場合、ＣＰＵ８１はステップＳ４の処理へ移行する。そして、ＣＰＵ８１は、同ＣＰＵ８１にフィードバックされた位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１（換言すると、チャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量）に基づいて補正量を算出する。即ち、ＣＰＵ８１は、『位置ズレ補正量算出手段』としての機能を有している。

また、ＣＰＵ８１は、図８に示されるステップＳ５の処理へも移行し、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１（換言すると、チャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量）が所定値を超えている（即ち、第２の基準値外である）として、通知手段であるアラーム（図示略）を作動させる制御を行う。これにより、産業用塗装ロボット１１（塗装機１４）やビジョンセンサ６１等の位置調整の必要があることが作業者に警告される。また、ＣＰＵ８１は、ビジョンセンサ６１に駆動信号を出力し、位置調整の必要があることを警告する画像を履歴として記憶させる制御を行う。

そして、作業者は、アラームが作動した要因を調整して改善する作業を行う。その後、アラームの発生要因となる異常が解消されると、ＣＰＵ８１は、ステップＳ３において異常を解除させる制御を行い、ステップＳ１の処理を再度実行させる。

さらに、ステップＳ１において、読み取りの結果が「ＯＫ」と判定され、位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１がともに第２の基準値内であることで被写体の位置ズレ量が「ＯＫ」と判定された場合、ＣＰＵ８１はステップＳ４の処理へ移行する。そして、ＣＰＵ８１は、同ＣＰＵ８１にフィードバックされた位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１（チャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量）に基づいて補正量を算出する。

そして、ＣＰＵ８１は、補正量が算出された場合に、算出された補正量に基づいて、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂに駆動信号を出力し、塗料カートリッジ２１を位置ズレ量Ｘ１，Ｙ１分だけ移動させて適切な装着位置に移動させる。次に、ＣＰＵ８１は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃに駆動信号を出力し、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃをレール部４３ｃの下降端まで下降させる制御を行う。この時点で、使用前の塗料カートリッジ２１が塗装機１４の塗料カートリッジ装着部位１７に装着（ドッキング）される。即ち、ＣＰＵ８１は、『駆動制御手段』としての機能を有している。

次に、ＣＰＵ８１は、チャック装置５１ａに駆動信号を出力し、チャック装置５１ａを構成する一対の挟持部材５３による、塗料カートリッジ２１の突出部２３の挟持を解除させる制御を行う。さらに、ＣＰＵ８１は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃに駆動信号を出力し、スライダ部４４ｃをレール部４３ｃの上昇端に上昇させる制御を行う。

その後、産業用塗装ロボット１１に取り付けられている塗装機１４に駆動信号を出力し、塗装機１４から自動車ボディに対して塗料を吹き付ける制御を行う。その結果、自動車ボディの表面に塗膜が形成される。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の塗料カートリッジ２１の装着位置補正システム１では、塗装機１４に塗料カートリッジ２１を装着するにあたり、ビジョンセンサ６１で読み取った塗装機１４側の塗料カートリッジ装着部位１７の位置を基準として、塗料カートリッジ２１側のチャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量を検出して補正量を算出する。そして、補正量に基づいてＸ軸用電動アクチュエータ４２ａ及びＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂを駆動して、塗料カートリッジ２１を適切な装着位置に移動させる。その結果、塗料カートリッジ２１と塗料カートリッジ装着部位１７との位置ズレが解消されるため、塗装機１４に塗料カートリッジ２１を確実に装着することができる。ゆえに、塗料カートリッジ２１の装着不良に起因する塗装設備１０の停止を防止できるため、生産性を向上させることができる。また、塗料カートリッジ２１のフィードチューブ２４と塗料カートリッジ装着部位１７の内周面との接触が回避されるため、両者の接触に起因する接触部分の摩耗や損傷が軽減される。その結果、早期の部品交換が不要になるため、ランニングコストを低減させることができる。さらに、塗料カートリッジ装着部位１７の位置ズレ量を確認して調整する作業の頻度を低減できるため、メンテナンスコストの低減も可能となる。

（２）本実施形態では、ビジョンセンサ６１を斜め下方に向けた状態で支持するセンサ支持ブラケット６２が、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃにおいてチャック装置５１ａよりも高い位置に配置される。その結果、ビジョンセンサ６１のレンズ面から焦点（チャック装置５１ａの下方に位置する塗料カートリッジ装着部位１７）までの高さ（焦点距離）が大きくなり、ビジョンセンサ６１の向きが鉛直方向に対して鋭角（角度θ１）をなすようになる。このため、ビジョンセンサ６１は、塗料カートリッジ装着部位１７の直上に近い位置から塗料カートリッジ装着部位１７を読み取ることが可能となる。従って、読み取った塗料カートリッジ装着部位１７の形状が、本来は円形状であるにもかかわらず楕円形状になってしまうため、ビジョンセンサ６１の読み取りミスが生じやすい、といった斜め撮影に起因する問題を最小限に抑えることができる。

（３）例えば、ビジョンセンサ６１を、塗装設備１０外（具体的には、フレーム７０の柱部７４の上端部付近）の位置（図２の領域Ｒ１参照）に取り付けることが考えられる。また、ビジョンセンサ６１を、フレーム７０の天井部７２において、塗料カートリッジ装着部位１７（チャック装置５１ａ）の直上位置（図２の領域Ｒ２参照）と、塗料充填装置３１のストッカ３２群の直上位置（図２の領域Ｒ３）とにそれぞれ取り付けることが考えられる。しかし、ビジョンセンサ６１を領域Ｒ１に取り付ける場合には、塗料カートリッジ装着部位１７及びストッカ３２群のいずれか一方の位置しか読み取ることができないという問題がある。また、ビジョンセンサ６１を領域Ｒ２，Ｒ３に取り付ける場合には、２つのビジョンセンサ６１が必要になるため、塗装設備１０の製作コストが上昇してしまうという問題がある。しかも、領域Ｒ２内のビジョンセンサ６１と塗料カートリッジ装着部位１７との間にＹ軸用電動アクチュエータ４２ｂやチャック装置５１ａ等が位置するため、領域Ｒ２内のビジョンセンサ６１で塗料カートリッジ装着部位１７の位置を読み取ることは困難である。一方、本実施形態のビジョンセンサ６１は、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃのスライダ部４４ｃに突設されたセンサ支持ブラケット６２に対して斜め下方を向く状態で支持されているため、上記の問題を解消することができる。

（４）本実施形態では、各電動アクチュエータ４２ａ～４２ｃが有する制振機構が、スライダ部４４ａ～４４ｃを移動させるためのモータの駆動態様を制御することにより、電動アクチュエータ４２ａ～４２ｃの揺れを抑えるようになっている。このため、各電動アクチュエータ４２ａ～４２ｃが制振機構を有していたとしても、電動アクチュエータ４２ａ～４２ｃは重くならずに済む。

（５）本実施形態では、一方のチャック装置５１ａがドッキング専用のものであり、もう一方のチャック装置５１ｂが、ドッキング状態にあるものを取り外して返却する返却専用のものである。従って、ドッキング専用のチャック装置５１ａを用いて使用前の塗料カートリッジ２１を塗料充填装置３１のストッカ３２から取り外す作業と、返却専用のチャック装置５１ｂを用いて使用済みの塗料カートリッジ２１をストッカ３２に装着する作業とを、ほぼ同時に行うことができるため、塗料カートリッジ２１の交換作業を効率良く行うことができる。

なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態のビジョンセンサ６１は、塗料カートリッジ装着部位１７の位置を基準としてチャック装置５１ａのＸＹ軸方向の位置ズレ量を検出するものであった。しかし、ビジョンセンサ６１は、塗料の漏れ等に起因する汚れを検出する機能や、塗料カートリッジ２１や塗装機１４の破損等の他の異常を検出する機能をさらに有していてもよい。

・上記実施形態の搬送装置４０は、ドッキング専用のチャック装置５１ａと返却専用のチャック装置５１ｂとを備えていた。しかし、返却専用のチャック装置５１ｂを省略し、ドッキング専用のチャック装置５１ａに返却の機能も持たせるようにしてもよい。

・上記実施形態では、両方のチャック装置５１ａ，５１ｂにそれぞれバネユニット５４が取り付けられていた。しかし、ドッキング専用のチャック装置５１ａのみにバネユニット５４を取り付けてもよいし、返却専用のチャック装置５１ｂのみにバネユニット５４を取り付けてもよい。なお、バネユニット５４は省略されていてもよい。

・上記実施形態では、塗料充填装置３１、Ｘ軸用電動アクチュエータ４２ａ、Ｙ軸用電動アクチュエータ４２ｂ、Ｚ軸用電動アクチュエータ４２ｃ、チャック装置５１ａ，５１ｂ及びビジョンセンサ６１の制御を１つのＣＰＵ８１で制御していたが、各制御を別々のＣＰＵで行うように構成してもよい。

・上記実施形態は、自動車ボディを塗装するための塗装設備１０において、塗料カートリッジ２１の装着位置を補正するシステムに具体化するものであったが、バンパーなどの自動車部品やそれ以外の部品を塗装する塗装設備において、塗料カートリッジ２１の装着位置を補正するシステムに具体化してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項３において、前記センサ支持ブラケットは、前記Ｚ軸用電動アクチュエータのスライダ部に突設されていることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（２）請求項２において、前記３つの電動アクチュエータは制振制御を行うことを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（３）請求項１乃至５のいずれか１項において、左右一対の前記チャック装置が並列で設けられ、一方の前記チャック装置で前記塗料カートリッジを把持したままの状態で、もう一方の前記チャック装置でドッキング動作を行うことを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（４）請求項１乃至５のいずれか１項において、左右一対の前記チャック装置が並列で設けられ、一方の前記チャック装置はドッキング専用のものであり、もう一方の前記チャック装置は、ドッキング状態にあるものを取り外して返却する返却専用のものであることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（５）技術的思想（４）において、前記画像センサは、左右一対の前記チャック装置のうち、ドッキング専用の前記チャック装置に取り付けられていることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（６）請求項１乃至５のいずれか１項において、前記Ｘ軸用電動アクチュエータ及び前記Ｙ軸用電動アクチュエータは、前記産業用塗装ロボットよりも高い位置に設置され、前記Ｚ軸用電動アクチュエータは、前記塗装機及び前記チャック装置よりも高い位置に設置されていることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（７）請求項３において、前記画像センサは、前記チャック装置とともに移動可能であるとともに、斜め下方を向いて配置されていることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（８）請求項３において、前記センサ支持ブラケットは、前記チャック装置よりも高い位置であって、前記Ｚ軸用電動アクチュエータのスライダ部とほぼ同じ高さに位置していることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

（９）請求項１乃至５のいずれか１項において、前記装着位置補正システムは、一部が張り出した状態で塗装ライン内に設けられることを特徴とする塗料カートリッジの装着位置補正システム。

１…装着位置補正システム
１０…塗装設備
１１…産業用塗装ロボット
１３…アーム
１４…塗装機
１７…塗料カートリッジ装着部位
１８…フィードチューブ挿通孔
２１…塗料カートリッジ
２２…本体
２４…フィードチューブ
３１…塗料充填装置
３２…ストッカ
４０…搬送装置
４１…駆動装置
４２ａ…電動アクチュエータとしてのＸ軸用電動アクチュエータ
４２ｂ…電動アクチュエータとしてのＹ軸用電動アクチュエータ
４２ｃ…電動アクチュエータとしてのＺ軸用電動アクチュエータ
４４ｃ…Ｚ軸用電動アクチュエータの可動部としてのスライダ部
５１ａ，５１ｂ…チャック装置
６１…画像センサとしてのビジョンセンサ
６２…センサ支持ブラケット
８１…位置ズレ補正量算出手段及び駆動制御手段としてのＣＰＵ

Claims (5)

1. アームの先端に塗装機が取り付けられた産業用塗装ロボットと、
   前記塗装機に着脱可能な塗料カートリッジが装着される複数のストッカを有し、前記ストッカに装着されている前記塗料カートリッジに対して複数色の塗料を選択的に充填可能な塗料充填装置と、
   使用済みの前記塗料カートリッジを前記塗装機から取り外して前記塗料充填装置の前記ストッカに装着するとともに、前記塗料が充填された使用前の前記塗料カートリッジを前記ストッカから取り外して前記塗装機に装着する搬送装置と
   を塗装領域内に設置してなる塗装設備において、前記塗装機に前記塗料カートリッジを装着する位置を補正するシステムであって、
   前記搬送装置は、
   互いに直交する３軸方向に駆動可能な３つの電動アクチュエータからなり、垂直方向に沿って駆動するＺ軸用電動アクチュエータをＸ軸用電動アクチュエータ及びＹ軸用電動アクチュエータに支持させた構造の駆動装置と、
   前記Ｚ軸用電動アクチュエータの可動部に設けられ、前記塗料カートリッジを把持可能なチャック装置と、
   前記Ｚ軸用電動アクチュエータの前記可動部に設けられ、前記塗装機における塗料カートリッジ装着部位の位置を読み取る画像センサと、
   前記画像センサにより読み取った前記塗料カートリッジ装着部位の位置を基準として前記チャック装置のＸＹ軸方向の位置ズレ量を検出し、補正量を算出する位置ズレ補正量算出手段と、
   前記補正量に基づいて前記Ｘ軸用電動アクチュエータ及び前記Ｙ軸用電動アクチュエータを駆動して前記塗料カートリッジを適切な装着位置に移動させた後、前記Ｚ軸用電動アクチュエータを駆動して前記塗料カートリッジを前記塗装機に装着する駆動制御手段と
   を備えたことを特徴とする、塗料カートリッジの装着位置補正システム。
2. 前記３つの電動アクチュエータはそれぞれ防爆構造及び制振機構を有するとともに、前記画像センサは防爆構造を有することを特徴とする請求項１に記載の塗料カートリッジの装着位置補正システム。
3. 前記可動部において前記チャック装置よりも高い位置には、センサ支持ブラケットが突設され、前記画像センサは、斜め下方を向く状態で前記センサ支持ブラケットに支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗料カートリッジの装着位置補正システム。
4. 前記位置ズレ補正量算出手段が検出した位置ズレ量が所定値を超える場合に位置調整の必要を警告する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗料カートリッジの装着位置補正システム。
5. 前記塗料カートリッジは、内部にタンクを有する本体と、前記本体の下端中央部に突設されたフィードチューブとを含んで構成され、前記塗料カートリッジ装着部位は、前記塗装機の上端面側に突設され、前記塗料カートリッジ装着部位の中心部にはフィードチューブ挿通孔が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗料カートリッジの装着位置補正システム。

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