JP7464224B2

JP7464224B2 - レシプロ塗装装置

Info

Publication number: JP7464224B2
Application number: JP2020098288A
Authority: JP
Inventors: 達哉西尾; 渉西連寺; 建三 ▲柳▼田
Original assignee: Asahi Sunac Corp
Current assignee: Asahi Sunac Corp
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-06-05
Also published as: JP2021191562A

Description

本発明は、レシプロ塗装装置に関するものである。

特許文献１には、コンベアで水平に搬送される被塗物の形状をセンサによって検出し、センサの検出情報に基づいて、レシプロケータの塗装ガンを移動させながら被塗物を塗装するレシプロ塗装装置が開示されている。レシプロケータは、センサの検出により得られた被塗物の三次元形状の情報に基づく制御信号によって、塗装ガンを上下方向に移動させながら、被塗物との水平距離に応じて前進・後退させる。

特開平７－１３２２６５号公報

上記のようなレシプロ塗装装置では、レシプロケータに電気的な制御信号が入力されてから、レシプロケータが機械的な作動を開始又は停止するまでにタイムラグがある。そのため、被塗物の被塗面と塗装ガンのノズルとの前後間隔が一定にならず、塗膜厚が不均一になるという問題がある。特に、塗装ガンの移動速度が速くなるほど、タイムラグの影響が大きくなる。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、塗装ガンと被塗物との対向間隔を一定に保つことを目的とする。

本発明のレシプロ塗装装置は、
被塗物を水平に搬送するコンベアと、
前記被塗物の被塗面と水平に対向する塗装ガンを、昇降方向及び、前記被塗物と対向する進退方向へ移動させるレシプロケータと、
前記被塗面の三次元形状を特定する三次元形状特定装置と、
前記三次元形状特定装置によって特定された前記被塗面の形状情報に基づいて、前記塗装ガンの動きを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記塗装ガンの昇降過程において前記進退方向の動きを制御するための制御信号を、前記被塗面のうち前記塗装ガンと対向する領域の形状変化に先行して前記レシプロケータへ出力し、
前記制御装置から前記レシプロケータへ出力された前記制御信号に基づいて前記塗装ガンを進退させることによって、塗装中における前記塗装ガンと前記被塗物との間隔が一定の距離に保たれる。

制御装置の制御信号は、被塗面のうち塗装ガンと対向する領域の形状変化に先行してレシプロケータへ出力されるので、制御信号が出力されてから、レシプロケータによる塗装ガンの進退動作が開始又は停止するまでにタイムラグがあっても、被塗面と塗装ガンとの対向間隔を一定に保つことができる。

実施例１のレシプロ塗装装置の平面図である。レシプロケータの構成及びレシプロケータと被塗物との位置関係をあらわす側面図である。三次元形状特定装置の側面図である。塗装ガンが上昇しながら塗装を行う場合における、塗装ガンのノズルの移動軌跡を示す側面図である。塗装ガンが下降しながら塗装を行う場合における、塗装ガンのノズルの移動軌跡を示す側面図である。レシプロ塗装装置の構成をあらわすブロック図である。昇降機構による塗装ガンの昇降動作を制御する手順をあらわすフローチャートである。進退機構によるレシプロ機構の進退動作を制御する手順をあらわすフローチャートである。アクチュエータによる塗装ガンの進退動作を制御する手順をあらわすフローチャートである。実施例２のレシプロ塗装装置の平面図である。

本発明は、前記三次元形状特定装置は、前記被塗面の形状を、前記昇降方向に分割した複数の位置データとして特定し、前記制御装置は、前記塗装ガンの昇降過程における進退動作の開始と停止を、前記複数の位置データのうち、前記塗装ガンの高さよりも昇降方向先方の高さの前記位置データに基づいて制御してもよい。この構成によれば、塗装ガンの高さよりも昇降方向先方の高さの位置データに基づいて制御することにより、塗装ガンの進退動作を、被塗面の形状に合わせて開始又は停止させることができる。

本発明は、前記レシプロケータは、前記塗装ガンを前記進退方向へ移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを前記昇降方向へ移動させる昇降機構とを備え、前記アクチュエータは、前記被塗面に向かって延出したアームを有し、前記塗装ガンが前記アームの先端部に配置され、前記昇降機構は、前記被塗面と前記塗装ガンとの対向方向に進退移動することが可能であってもよい。アームの先端部に塗装ガンが取り付けられていると、塗装ガンの進退過程でアームが撓んで、塗装ガンが上下に振動し易くなる。被塗物の種類や大きさ等によって被塗面とレシプロケータとの対向間隔のばらつきが大きいと、アームを長くしなければならないため、塗装ガンの振幅が大きくなる。塗装ガンが上下に振動すると、塗装品質の低下が懸念されるため、その対策として、昇降機構とアクチュエータを、塗装ガンの進退方向と同じ方向へ進退移動し得るようにした。これにより、昇降機構とアクチュエータの進退ストローク分だけ、アームの長さを短かくすることができるので、塗装ガンの上下の振動を低減し、塗装品質の向上を図ることができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１～図９を参照して説明する。尚、以下の説明において、前後の方向については、図２～５における左方を前方と定義する。上下の方向については、図２～５にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。本実施例１のレシプロ塗装装置は、塗装ガン３２を、ティーチレスで上下方向（被塗物Ｗの搬送方向と直交する方向）に高速で揺動させながら、凹凸や曲面を有する被塗面Ｐとの対向間隔を一定に保ちつつ塗装を行えるようにしたものである。レシプロ塗装装置は、三次元形状特定装置１２によって特定した被塗面Ｐの三次元形状のデータをリアルタイムに高速処理する制御装置３５を有する。制御装置３５は、被塗面Ｐの三次元形状のデータに基づいて複数のアクチュエータ３０の動作を制御する。複数の塗装ガン３２は、複数のアクチュエータ３０によって、被塗面Ｐとの対向間隔が一定になるように前後方向（被塗面Ｐと対向する方向）へ進退移動する。制御装置３５は、塗装ガン３２を一定の速度で上下方向に揺動させたままで前後方向へ進退させるように制御する。塗装ガン３２の上下方向の揺動速度と前後方向の進退動作の両方を制御する場合に比べると、本実施例１の制御装置３５は、制御のための処理データ量が少ないので、高速処理を実行することが可能となっている。

本実施例１のレシプロ塗装装置は、図１の平面図及び図６のブロック図に示すように、１つのコンベア１０と、１つの三次元形状特定装置１２と、１つのレシプロケータ２０と、複数の塗装ガン３２と、１つの制御装置３５と、１つの被塗物検出センサ３８を備えている。コンベア１０は、被塗物Ｗを吊り下げた状態で水平に搬送する。被塗物Ｗをコンベア１０による搬送方向（以下、単に「搬送方向」という）と同じ方向に見たときに、被塗物Ｗの右側の外面を表面、左側の外面を裏面と定義する。実施例１のレシプロ塗装装置は、被塗物Ｗの表裏両外面のうち表側の外面のみを塗装対象（被塗面Ｐ）とした塗装装置である。コンベア１０の搬送経路の途中には、塗装ブース１６が設けられている。コンベア１０が被塗物Ｗを搬送する搬送速度は、例えば、０．１ｍ／ｍｉｎから６ｍ／ｍｉｎである。搬送速度は、コンベア１０の駆動部（図示省略）に設けたパルスエンコーダ１１から制御装置３５へ入力されるパルス信号（コンベアパルス）に基づいて検出される。本実施例１では、パルスエンコーダ１１を、塗装ブース１６（レシプロケータ２０及び塗装ガン３２）よりも搬送方向下流側の位置に配置した。

三次元形状特定装置１２は、図１に示すように、塗装ブース１６よりも搬送方向上流側の位置に配置されている。図３に示すように、三次元形状特定装置１２は、上下方向に間隔を空けて配置した３つの測距センサ１３と、各測距センサ１３に個別に接続した３つの距離演算部１４とを備えている。測距センサ１３は、対象物に向けて放射状に照射した検知光Ｌが、対象物で反射して測距センサ１３に戻ってくるまでに要した時間に基づき、測距センサ１３と対象物との距離を計測するＴｏＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）測距センサ１３である。各測距センサ１３は、被塗物Ｗの被塗面Ｐ上において上下方向に並ぶ複数の計測点と測距センサ１３との間の距離を計測するとともに、各計測点で反射した検知光Ｌの入射角度を計測する。

１つの測距センサ１３で計測できる入射角度は、例えば、水平方向に対して上方３５°から下方３５°の範囲である。各測距センサ１３は、例えば、０．０２５秒毎に７０°の範囲の計測を行うことができる。コンベア１０の搬送速度が６ｍ／ｍｉｎである場合、被塗物Ｗが０．０２５秒間に移動する距離は２．５ｍｍであるから、各測距センサ１３は、搬送方向において２．５ｍｍ毎に、複数の計測点との距離と、各計測点で反射した検知光Ｌの入射角度を計測する。

各距離演算部１４には、夫々、接続されている測距センサ１３からの計測情報が入力される。各距離演算部１４は、入力された計測情報に基づき、被塗面Ｐの各計測点の高さと、各計測点までの水平距離を演算する。三次元形状特定装置１２は、３つの距離演算部１４で演算された情報に基づき、被塗面Ｐの三次元形状を、上下方向及びコンベア１０の搬送方向の両方向に分割したマトリックス状の複数の位置データとして特定する。被塗面Ｐの三次元形状の位置データは、三次元形状特定装置１２から後述する制御装置３５に入力される。

図１に示すように、レシプロケータ２０は、塗装ブース１６内の被塗物Ｗと水平に対向するように配置されている。図２に示すように、レシプロケータ２０は、床面に固定された基台２１と、進退機構２２と、レシプロ機構３４と、進退用位置センサ３７とを備えている。基台２１と進退機構２２とレシプロ機構３４は、塗装ブース１６の外部に配置されている。進退機構２２は、基台２１に設けられ、レシプロ機構３４を前後方向へ進退移動させる。進退機構２２によるレシプロ機構３４の進退方向は、搬送方向及び昇降機構２６による塗装ガン３２の揺動方向の両方向に対して直交する前後方向である。レシプロ機構３４の進退方向のうち進出方向は、搬送中の被塗物Ｗの被塗面Ｐに対してレシプロケータ２０が接近する方向（前方）であり、後退方向は、被塗面Ｐに対してレシプロケータ２０が離隔する方向（後方）である。

進退機構２２は、第１モータ２３と、軸線を前後方向に向けて第１モータ２３によって駆動されるボールネジ２４とを備えている。ボールネジのナット（図示省略）には、ハウジング２５の下端部が一体移動し得るように取り付けられている。進退機構２２によるレシプロ機構３４の移動ストロークは、例えば、６００ｍｍである。レシプロ機構３４の停止間隔は、例えば、５０ｍｍ間隔である。進退機構２２によるレシプロ機構３４の移動速度は、例えば、１００ｍｍ／ｓｅｃである。

レシプロ機構３４は、ハウジング２５と、昇降機構２６と、３基のアクチュエータ３０と、昇降用位置センサ３６とを備えて構成されている。ハウジング２５には、昇降機構２６と、昇降機構２６によって上下方向に往復移動（以下、揺動という）する３基のアクチュエータ３０と、３基のアクチュエータ３０によって前後方向へ個別に進退移動する３基の塗装ガン３２とが設けられている。昇降機構２６は、ハウジング２５内に収容され、第２モータ２７と、第２モータ２７によって正逆両方向へ交互に回転駆動される上下一対のスプロケット２８と、両スプロケット２８間に掛け渡したチェーン２９とを備えている。

チェーン２９には、３基のアクチュエータ３０が一体に上下動するように取り付けられている。各アクチュエータ３０は、第３モータと、第３モータによって駆動されるボールネジ（図示省略）と、ボールネジのナットに固着されたアーム３１とを有する。アーム３１は、前方へ水平に、且つ片持ち状に延出している。アーム３１の前端部（延出端部）は、塗装ブース１６内へ進入可能となっている。アーム３１の前端部には塗装ガン３２が一体的に前後方向に進退移動するように取り付けられている。塗装ガン３２の前端部には、塗料を水平方向前方へ吐出するノズル３３が設けられている。３基の塗装ガン３２は、昇降機構２６によって上下方向へ往復移動するようになっている。昇降機構２６による塗装ガン３２の昇降速度は、例えば、１００ｍｍ／ｓ～４７０ｍｍ／ｓに設定することができる。本実施例１では、２５０ｍｍ／ｓとしている。

塗装ガン３２は、アクチュエータ３０によって前後方向へ進退移動する。アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退方向は、搬送方向及び昇降機構２６による塗装ガン３２の揺動方向の両方向に対して直交する前後方向である。進退方向のうち進出方向は、搬送中の被塗物Ｗの被塗面Ｐに対して塗装ガン３２が接近する方向であり、後退方向は、被塗面Ｐに対して塗装ガン３２が離隔する方向である。塗装ガン３２の移動速度は、例えば、５６０ｍｍ／ｓｅｃであり、レシプロ機構３４の進退速度よりも高速である。塗装ガン３２の進退移動ストロークは、例えば、３００ｍｍであり、レシプロ機構３４の進退ストロークよりも短い。塗装ガン３２の停止位置の間隔は、レシプロ機構３４の停止位置の間隔よりも狭く、例えば、１０ｍｍ間隔である。

制御装置３５は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、Ａ／Ｄ変換器等を有している。制御装置３５には、ハウジング２５内に配置された昇降用位置センサ３６からの検出信号と、基台２１内に配置された進退用位置センサ３７からの検出信号と、被塗物検出センサ３８からの検出信号が入力される。

昇降用位置センサ３６は、アクチュエータ３０の高さ（昇降経路中の位置）を検出し、検出信号（レシプロパルス信号）を制御装置３５に出力する。進退用位置センサ３７は、昇降機構２６の前後方向の位置（進退経路中の位置）を検出し、検出信号を制御装置３５へ出力する。被塗物検出センサ３８は、塗装ブース１６（レシプロケータ２０及び塗装ガン３２）よりも搬送方向上流側の位置に配置されている。被塗物検出センサ３８は、搬送方向における被塗物Ｗの位置を検出し、検出信号を制御装置３５へ出力する。

制御装置３５は、進退用位置センサ３７からの検出信号に基づいて、進退機構２２による昇降機構２６の進退動作（進退の開始と停止、及び進退ストローク）を制御する。制御装置３５は、昇降用位置センサ３６からの検出信号に基づいて、昇降機構２６によるアクチュエータ３０の昇降動作（昇降の開始と停止、及び昇降ストローク）を制御する。制御装置３５は、三次元形状特定装置１２で特定された被塗面Ｐの三次元形状の位置データと、被塗物検出センサ３８からの検出信号とに基づいて塗装ガン３２の進退動作（進退の開始と停止、及び進退ストローク）を制御する。

次に、制御装置３５による制御手順を説明する。コンベア１０で搬送される被塗物Ｗが塗装ブース１６に到達する前に、被塗面Ｐの形状が三次元形状特定装置１２によって特定される。特定された被塗面Ｐの形状情報は、制御装置３５に入力されて、メモリに保存される。この後、制御装置３５は、図７のフローチャートに示すように、レシプロケータ２０の昇降機構２６の制御を１ｍｓｅｃ間隔で繰り返し実行する。制御装置３５は、運転の準備が整い、塗装モードが自動に設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。塗装モードが自動に設定されていない場合は、昇降機構２６の制御は行わない。

塗装モードが自動に設定されている場合は、塗装ガン３２が昇降用検出エリア内に存在しているか否かが判定される（ステップＳ１１）。昇降用検出エリアは、搬送中の被塗物Ｗの位置を基準として、被塗物Ｗよりも搬送方向上流側の所定位置と、被塗物Ｗよりも搬送方向下流側の所定位置との間に設定される範囲である。昇降用検出エリアは、搬送中の被塗物Ｗと一体的に変位する。つまり、ステップＳ１１では、搬送中の被塗物Ｗが、塗装ガン３２の昇降動作を実行すべき領域内を移動しているか否かを判定する。

塗装ガン３２が昇降用検出エリア内に存在していない状態では、制御装置３５は、昇降機構２６に対し、塗装ガン３２の昇降方向への往復移動（揺動）を停止させるための制御信号を出力する（ステップＳ１２）。したがって、昇降機構２６は駆動せず、停止したままである。塗装ガン３２が昇降用検出エリア内に存在する状態になると、制御装置３５は、昇降機構２６に対し、アクチュエータ３０と塗装ガン３２を昇降方向に往復させるための制御信号を出力する（ステップＳ１３）。

昇降機構２６は、制御装置３５からの昇降動作を行う旨の指示により、塗装ガン３２を上下方向に揺動させる。塗装ガン３２は、昇降用検出エリア内に存在している間、揺動動作を続ける。塗装ガン３２が塗装後に昇降用検出エリア外へ退出すると、制御装置３５は、昇降機構２６に対し、塗装ガン３２の昇降方向への往復移動（揺動）を停止させるための制御信号を出力する（ステップＳ１２）。

制御装置３５は、図８のフローチャートに示すように、進退機構２２による昇降機構２６（レシプロ機構３４）の制御を実行する。進退機構２２による昇降機構２６の制御は、パルスエンコーダ１１から制御装置３５へコンベアパルス（パルス信号）が入力される毎に繰り返し実行される。コンベア１０による被塗物Ｗの搬送が開始すると（ステップＳ２０）、塗装モードが自動に設定されているか否かを判定する（ステップＳ２１）。塗装モードが自動に設定されていない場合は、昇降機構２６の制御は行わない。

塗装モードが自動に設定されている場合は、塗装ガン３２が進退用検出エリア内に存在しているか否かが判定される（ステップＳ２２）。進退用検出エリアは、搬送中の被塗物Ｗの位置を基準として、被塗物Ｗよりも搬送方向上流側の所定位置と、被塗物Ｗよりも搬送方向下流側の所定位置との間に設定される範囲である。進退用検出エリアは、搬送中の被塗物Ｗと一体的に変位する。つまり、ステップＳ２２では、搬送中の被塗物Ｗが、進退機構２２による昇降機構２６（レシプロ機構３４）の進退動作を実行すべき領域内を移動しているか否かを判定する。進退用検出エリアは、昇降用検出エリアとは独立して設定されるが、進退用検出エリアの範囲は、昇降用検出エリアの範囲と同じでもよく、昇降用検出エリアの範囲とは異なっていてもよい。

塗装ガン３２が進退検出エリア内に存在していない状態では、制御装置３５は、昇降機構２６の進退経路中における目標位置を所定の待機位置に設定する（ステップＳ２３）。待機位置に設定した目標位置が、設定時における昇降機構２６の現位置と異なる場合は（ステップＳ２４）、制御装置３５は、進退機構２２に対し、昇降機構２６を被塗面Ｐに対して接近又は離隔するように進退させて目標位置へ移動させるための制御信号を出力する（ステップＳ２５）。設定した目標位置が、設定時における昇降機構２６の現位置と同じである場合、制御装置３５は進退機構２２に対して制御信号を出力しない。したがって、昇降機構２６の進退移動は行われない。

塗装ガン３２が進退用検出エリア内に存在する状態になると、制御装置３５は、被塗面Ｐの三次元形状情報から被塗面Ｐの最小奥行き寸法を読み取り（ステップＳ２６）、読み取った最小奥行き寸法に基づいて、昇降機構２６の進退経路中における目標位置を算出する（ステップＳ２７）。最小奥行き寸法に基づいて算出される昇降機構２６の目標位置は、塗装の際にアクチュエータ３０による塗装ガン３２の進出長さが最小となるようにするための位置である。

算出した目標位置が、算出時における昇降機構２６の現位置と異なる場合は（ステップＳ２４）、制御装置３５は、進退機構２２に対し、昇降機構２６を被塗面Ｐに対して接近又は離隔するように進退させて目標位置へ移動させるための制御信号を出力する（ステップＳ２５）。算出した目標位置が、算出時における昇降機構２６の現位置と同じである場合、制御装置３５は進退機構２２に対して制御信号を出力しない。したがって、昇降機構２６も移動しない。

上記のように昇降機構２６を目標位置へ移動させた後、図９のフローチャートに示すように、制御装置３５は、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退動作を制御する。アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退動作を制御は、１ｍｓｅｃ間隔で、又は昇降用位置センサ３６から制御装置３５へ検出信号（レシプロパルス信号）が入力される毎に繰り返し実行される。制御装置３５は、運転の準備が整い、塗装モードが自動に設定されているか否かを判定する（ステップＳ３０）。塗装モードが自動に設定されていない場合は、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退動作の制御は行わない。

塗装モードが自動に設定されている場合は、昇降機構２６が作動して塗装ガン３２が昇降しているか否かを判定する（ステップＳ３１）。塗装ガン３２が昇降している場合は、昇降機構２６が進退機構２２による前進動作（被塗面Ｐに接近する進出動作）を行っているか否かを判定する（ステップＳ３２）。昇降機構２６が前進中でない場合は、被塗物検出センサ３８からの検出信号に基づき、被塗物Ｗが塗装ガン３２の昇降経路中に位置しているか否かを判定する（ステップＳ３３）。

被塗物Ｗが塗装ガン３２の昇降経路中に位置している場合は、塗装ガン３２が上昇中であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。塗装ガン３２が上昇している場合は、三次元形状特定装置１２により特定された被塗面Ｐの三次元形状を構成する複数の位置データのうち、上昇中の塗装ガン３２の高さよりも所定のオフセット値だけ上方の位置データを読み取る（ステップＳ３５）。次に、読み取った位置データの高さに被塗面Ｐに存在しているか否かを判定する（ステップＳ３６）。

読み取った位置データの高さに被塗物Ｗが存在している場合には、読み取った位置データに基づいて、塗装ガン３２の目標位置を算出する（ステップＳ３７）。目標位置は、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退経路中のうち、被塗面Ｐに対して塗装ガン３２が良好な塗装を行うための最適な位置である。目標位置を算出するために読み取った位置データは、アクチュエータ３０が制御装置３５の制御信号を受けてから、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退移動が開始するまでのタイムラグを勘案したオフセット量を見込んで選択したデータである。

算出した目標位置が、算出時における塗装ガン３２の現位置と異なる場合は（ステップＳ３８）、制御装置３５は、アクチュエータ３０に対して、塗装ガン３２を被塗面Ｐに対して接近又は離隔するように進退させて目標位置へ移動させるための制御信号を出力する（ステップＳ３９）。算出した目標位置が、算出時における塗装ガン３２の現位置と同じである場合、制御装置３５はアクチュエータ３０に対して制御信号を出力しない。したがって、塗装ガン３２の進退移動は行われない。

ステップＳ３１において、塗装ガン３２が昇降していないと判定された場合は、塗装ガン３２の目標位置を、塗装ガン３２の進退経路における最も後端の位置（被塗面Ｐとの対向間隔が最も大きい最後端位置）に設定する（ステップＳ４０）。また、ステップＳ３３において、被塗物Ｗが塗装ガン３２の昇降経路中に存在しないと判定された場合は、塗装ガン３２の目標位置を、塗装ガン３２の進退経路における所定の待機位置に設定する（ステップＳ４１）。待機位置は、最後端位置と同じ位置でもよく、最後端位置とは異なる位置でもよい。

最後端位置に設定した目標位置と、待機位置に設定した目標位置が、設定時における塗装ガン３２の現位置と異なる場合は（ステップＳ３８）、制御装置３５は、アクチュエータ３０に対し、塗装ガン３２を目標位置へ移動させるための制御信号を出力する（ステップＳ３９）。設定した目標位置が、設定時における塗装ガン３２の現位置と同じである場合は、制御装置３５はアクチュエータ３０に対して制御信号を出力しないので、塗装ガン３２の進退移動は行われない。

ステップＳ３４において、塗装ガン３２が下降中であると判定された場合は、三次元形状特定装置１２により特定された被塗面Ｐの三次元形状を構成する複数の位置データのうち、下降中の塗装ガン３２の高さよりも所定のオフセット値だけ下方の位置データを読み取る（ステップＳ４２）。次に、読み取った位置データの高さに被塗面Ｐに存在しているか否かを判定する（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６において、読み取った位置データの高さに被塗物Ｗが存在していないと判定された場合は、塗装ガン３２の目標位置は、１回前の処理結果を維持する（ステップＳ４３）。つまり、前回に算出又は設定された目標位置と同じ位置を、目標位置として設定する。この後は、設定した目標位置が、設定時における塗装ガン３２の現位置と同じであるか否かを判定する（ステップＳ３８）。このステップＳ３８の後は、上記と同様の手順で制御が実行される。

塗装ガン３２の昇降経路を決めるためにステップＳ３７で算出した塗装ガン３２の目標位置は、アクチュエータ３０が制御装置３５の制御信号を受けてから、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退移動が開始するまでのタイムラグを勘案した位置である。したがって、塗装ガン３２は、ノズル３３と被塗面Ｐとの対向間隔を一定に保ったままで昇降する。

図４は、塗装ガン３２が上昇しながら塗装を行う場合における、塗装ガン３２のノズル３３の移動軌跡を示す。実線は、塗装ガン３２の進退移動が図９のフローチャートの手順によって制御された場合の、ノズル３３の適正経路Ａをあらわす。ノズル３３が適正経路Ａに沿って移動すると、被塗面Ｐの奥行きが変化する領域においても、ノズル３３と被塗面Ｐとの前後方向の対向間隔が一定の適正間隔Ｄａに保たれる。したがって、良好な塗装が行われる。

図４における想像線は、塗装ガン３２の進退移動が、タイムラグのために、被塗面Ｐの形状変化に追従することができずに遅れを生じた場合の不良経路Ｂを示す。被塗面Ｐのうち不良経路Ｂと対応する領域は、高くなるほどレシプロケータ２０に近づくように傾斜している。したがって、ノズル３３が不良経路Ｂに沿って上昇した場合は、ノズル３３と被塗面Ｐとの対向間隔Ｄｂが適正間隔Ｄａよりも狭くなり、塗膜厚が厚くなる等の不具合が生じる。これに対し、図９のフローチャートの手順によって制御された場合は、ノズル３３が適正経路Ａに沿って移動するので、被塗面Ｐの全領域に亘って良好な塗装を行うことができる。

図５は、塗装ガン３２が下降しながら塗装を行う場合における、塗装ガン３２のノズル３３の移動軌跡を示す。実線は、図４と同様、塗装ガン３２の移動が図９のフローチャートの手順によって制御された場合の、ノズル３３の適正経路Ａをあらわす。下降時におけるノズル３３の適正経路Ａは、上昇時におけるノズル３３の適正経路Ａと同じ経路である。ノズル３３が適正経路Ａに沿って移動すると、被塗面Ｐの奥行きが変化する領域においても、ノズル３３と被塗面Ｐとの前後方向の対向間隔が一定の適正間隔Ｄａに保たれる。したがって、良好な塗装が行われる。

図５における破線は、塗装ガン３２の進退移動が、タイムラグのために、被塗面Ｐの形状変化に追従することができずに遅れを生じた場合の不良経路Ｃを示す。被塗面Ｐのうち不良経路Ｃと対応する領域は、高くなるほどレシプロケータ２０に近づくように傾斜している。したがって、ノズル３３が不良経路Ｃに沿って上昇した場合は、ノズル３３と被塗面Ｐとの対向間隔Ｄｃが適正間隔Ｄａよりも広くなり、塗膜厚が薄くなる等の不具合が生じる。これに対し、図９のフローチャートの手順によって制御された場合は、ノズル３３が適正経路Ａに沿って移動するので、被塗面Ｐの全領域に亘って良好な塗装を行うことができる。

本実施例１のレシプロ塗装装置は、被塗物Ｗを水平に搬送するコンベア１０と、レシプロケータ２０と、三次元形状特定装置１２と、制御装置３５とを備えている。レシプロケータ２０は、被塗物Ｗの被塗面Ｐと水平に対向し、被塗面Ｐに向かって塗料を吐出する塗装ガン３２を有する。レシプロケータ２０は、この塗装ガン３２を、昇降方向及び、被塗物Ｗと対向する進退方向へ移動させる。三次元形状特定装置１２は、被塗面Ｐの三次元形状を特定する。制御装置３５は、三次元形状特定装置１２によって特定された被塗面Ｐの形状情報に基づいて、塗装ガン３２の昇降動作と進退動作を制御する。

制御装置３５は、塗装ガン３２の昇降過程において進退方向の動きを制御するための制御信号を、被塗面Ｐのうち塗装ガン３２と対向する領域の形状変化に先行してレシプロケータ２０のアクチュエータ３０へ出力する。制御装置３５の制御信号は、被塗面Ｐのうち塗装ガン３２と対向する領域の形状変化に先行してレシプロケータ２０へ出力されるので、制御信号が出力されてから、アクチュエータ３０による塗装ガン３２の進退動作が開始又は停止するまでにタイムラグがあっても、被塗面Ｐと塗装ガン３２との対向間隔を一定に保つことができる。

三次元形状特定装置１２は、被塗面Ｐの形状を、昇降方向に分割した複数の位置データとして特定する。制御装置３５は、塗装ガン３２の昇降過程における進退動作の開始と停止を、複数の位置データのうち、塗装ガン３２の高さよりも昇降方向先方の高さの位置データに基づいて制御する。この構成によれば、塗装ガン３２の高さよりも昇降方向先方の高さの位置データに基づいて制御することにより、塗装ガン３２の進退動作を、被塗面Ｐの形状に合わせて開始又は停止させることができる。

レシプロケータ２０は、塗装ガン３２を進退方向（前後方向）へ移動させるアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０を昇降方向（上下方向）へ移動させる昇降機構２６とを備えている。アクチュエータ３０は、被塗面Ｐに向かって延出したアーム３１を有しており、塗装ガン３２はアーム３１の先端部（延出端部）に配置されている。アーム３１の先端部に塗装ガン３２が取り付けられていると、塗装ガン３２の進退過程でアーム３１が撓んで、塗装ガン３２が上下に振動し易くなる。被塗物Ｗの種類や大きさ等によっては、被塗面Ｐと昇降機構２６との対向間隔のばらつきが大きくなることがある。この場合、アーム３１を長くしなければならないため、塗装ガン３２の振幅が大きくなる。塗装ガン３２が上下に振動すると、塗装品質の低下が懸念される。

この対策として、昇降機構２６とアクチュエータ３０を、被塗面Ｐと塗装ガン３２との対向方向である前後方向に進退移動し得るようにした。つまり、昇降機構２６とアクチュエータ３０を、塗装ガン３２の進退方向と同じ方向へ進退移動し得るようにした。これにより、昇降機構２６とアクチュエータ３０の進退ストローク分だけ、アーム３１の長さを短くすることができる。これにより、塗装ガン３２の上下の振動が低減されるので、塗装品質の向上を図ることができる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図１０を参照して説明する。上記実施例１のレシプロ塗装装置が、被塗物Ｗの表裏両外面のうち表側の外面のみを被塗面Ｐ（塗装対象）としていたのに対し、本実施例２のレシプロ塗装装置は、被塗物Ｗの表裏両外面を被塗面Ｐ（塗装対象）としている。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施例２のレシプロ塗装装置は、１つのコンベア１０と、２つの三次元形状特定装置１２と、２つのレシプロケータ２０と、複数の塗装ガン３２と、１つの制御装置３５と、１つの被塗物検出センサ３８を備えている。被塗物Ｗの表側（図１０における下側）の被塗面Ｐを塗装対象とする構成は、実施例１と同じである。

被塗物Ｗの裏側（図１０における上側）の被塗面Ｐの三次元形状を特定するための構成として、裏側用の三次元形状特定装置１２が設けられている。裏側用の三次元形状特定装置１２は、コンベア１０を挟んで表側用の三次元形状特定装置１２とは反対側に配置されている。表側用の三次元形状特定装置１２と裏側用の三次元形状特定装置１２は、搬送方向において互いに異なる位置に配置されている。本実施例２では、表側用の三次元形状特定装置１２が、裏側用の三次元形状特定装置１２に対して搬送方向上流側へ３２ｍｍ～２００ｍｍずれた位置に配置されている。表側用と裏側用の三次元形状特定装置１２を搬送方向において互いに異なる位置に配置したことにより、表側用の三次元形状特定装置１２の測距センサ１３から照射された検知光Ｌと、裏側用の測距センサ１３の三次元形状特定装置１２から照射された検知光Ｌとの相互干渉を回避できる。検知光ｌの相互干渉を回避することにより、表側の被塗面Ｐと裏側の被塗面Ｐの三次元形状を正確に特定することができる。

裏側の被塗面Ｐに塗装を施すための構成として、裏側用のレシプロケータ２０と塗装ガン３２とが設けられている。裏側用のレシプロケータ２０及び塗装ガン３２は、コンベア１０を挟んで、表側用のレシプロケータ２０及び塗装ガン３２と反対側に配置されている。裏側用のレシプロケータ２０及び塗装ガン３２は、搬送方向において、表側用のレシプロケータ２０及び塗装ガン３２よりも搬送方向下流側にずれた位置に配置されている。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施例１，２では、レシプロケータを被塗面と塗装ガンとの対向方向に進退させるようにしたが、レシプロケータは、進退移動させずに固定してもよい。
上記実施例１，２では、１台のレシプロケータに３基の塗装ガンを設けたが、１台のレシプロケータに設ける塗装ガンの数は２基以下としてもよく、４基以上としてもよい。
上記実施例１，２では、パルスエンコーダを、コンベアによる搬送方向において塗装ブース１６よりも下流側に配置したが、パルスエンコーダは、塗装ブースよりも搬送方向下流側に配置してもよい。
上記実施例１，２では、搬送方向における被塗物の位置を検出する手段として被塗物検出センサを設けたが、被塗物検出センサを用いずに、パルスエンコーダによって被塗物の搬送方向における位置を検出してもよい。
上記実施例２では、表側用の三次元形状特定装置が、裏側用の三次元形状特定装置に対して搬送方向上流側へずれた位置に配置されているが、表側用の三次元形状特定装置は、裏側用の三次元形状特定装置に対して搬送方向下流側へずれた位置に配置してよく、表側用の三次元形状特定装置と裏側用の三次元形状特定装置を搬送方向において同じ位置に配置してもよい。

１０…コンベア
１２…三次元形状特定装置
２０…レシプロケータ
２６…昇降機構
３０…アクチュエータ
３１…アーム
３２…塗装ガン
３５…制御装置
Ｐ…被塗面
Ｗ…被塗物

Claims

被塗物を水平に搬送するコンベアと、
前記被塗物の被塗面と水平に対向する塗装ガンを、昇降方向及び、前記被塗物と対向する進退方向へ移動させるレシプロケータと、
前記被塗面の三次元形状を特定する三次元形状特定装置と、
前記三次元形状特定装置によって特定された前記被塗面の形状情報に基づいて、前記塗装ガンの動きを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記塗装ガンの昇降過程において前記進退方向の動きを制御するための制御信号を、前記被塗面のうち前記塗装ガンと対向する領域の形状変化に先行して前記レシプロケータへ出力し、
前記制御装置から前記レシプロケータへ出力された前記制御信号に基づいて前記塗装ガンを進退させることによって、塗装中における前記塗装ガンと前記被塗物との間隔が一定の距離に保たれるレシプロ塗装装置。
前記三次元形状特定装置は、前記被塗面の形状を、前記昇降方向に分割した複数の位置データとして特定し、
前記制御装置は、前記塗装ガンの昇降過程における進退動作の開始と停止を、前記複数の位置データのうち、前記塗装ガンの高さよりも昇降方向先方の高さの前記位置データに基づいて制御する請求項１記載のレシプロ塗装装置。
前記レシプロケータは、前記塗装ガンを前記進退方向へ移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを前記昇降方向へ移動させる昇降機構とを備え、
前記アクチュエータは、前記被塗面に向かって延出したアームを有し、
前記塗装ガンが前記アームの先端部に配置され、
前記昇降機構は、前記被塗面と前記塗装ガンとの対向方向に進退移動することが可能である請求項１又は請求項２記載のレシプロ塗装装置。