JPH07195000A

JPH07195000A - 塗装ロボット

Info

Publication number: JPH07195000A
Application number: JP5352819A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Inada; 啓佐稲田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】塗装ガンの移動軌跡の入力、変更を容易に行
わせる。【構成】塗装ガンを折り返し動作を行わせながら所定
方向へ進行させる移動パターンを複数個予め記憶し、移
動パターンの１つを選択し、移動パターンの移動開始
点、移動パターンの移動幅、移動ピッチ、及び進行方向
距離等の移動条件を入力する（２００〜２０４）。演算
装置は、選択された移動パターン及び入力された移動条
件に基づいて、移動軌跡の折り返し点及び終点のデータ
を演算し（２０６）、軌道データとして登録する（２２
４）。塗装ロボットは、記憶された軌道データに基づい
て塗装ガンが移動軌跡に沿って移動するように制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗装ロボットに係り、詳
しくは人間の手の動きと同様の動作を行なうメカニカル
なロボットアームを有し、所定の軌道を移動しながら各
々の位置で各種の塗装動作を行なう塗装ロボットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の塗装ロボットは、塗装ブ
ース内に直進運動可能に配設された走行装置を有し、こ
の走行装置上に多関節ロボットアームが配設される一
方、その多関節ロボットアームの端部に塗装ガンが装着
され、制御手段により、予め定められた作業手順に従っ
て走行装置、塗装ガン及び多関節ロボットアームを動作
させることにより、所定の塗装処理を行うものである。

【０００３】かかる塗装ロボットによって所定の塗装処
理を行わせる場合、塗装ロボットの位置及び当該位置に
おける塗装処理を手順として記憶させるティーチング処
理（以下、ロボット教示と称す）を行う必要がある。こ
のロボット教示は、塗装ガンにより各塗装処理を行わせ
るポイントの位置情報を、塗装処理を行う順に軌道デー
タとして記憶させ、各ポイントにおける塗装処理に応じ
た移動スピードやＩ／Ｏ出力等の動作条件をプログラム
によって記述し、このプログラムと軌道データとを組み
合わせて行われる。

【０００４】このため、各ポイントにおける動作条件を
変更するためには、プログラムを書き換える必要があ
り、従って、走行装置、塗装ガン及び多関節ロボットア
ームを制御する制御手段のプログラムを変更し、種々の
動作条件に対応していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の塗装ロボットにおいては、被塗装物に塗布され
る塗料は、周囲温度や周囲湿度等に応じて、その特性、
特に粘度が微妙に変化するため、同一動作条件のプログ
ラムに従って制御が行われても塗装状態が異なるという
欠点がある。

【０００６】そこで、かかる欠点を解消するため、プロ
グラムを適宜変更することが考えられるが、一般にプロ
グラムの変更作業は専門的知識を必要とし、且つ多くの
時間を要する。

【０００７】従って、作業者によるプログラムの書換え
作業は、通常作業以外の時間を浪費する上、煩雑化する
という問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、
所定動作をさせるために専門的な知識を必要とすること
なく、単純且つ容易に塗装処理動作を行わせるための塗
装ガンの移動軌跡の入力及び変更ができる塗装ロボット
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の塗装ロボットは、塗装ガンを備えたロボット
アームと、前記塗装ガンを各々異なる折り返し動作を行
わせながら所定方向へ進行させるための複数の動作パタ
ーンを記憶した動作パターン記憶手段と、前記動作パタ
ーンを選択入力すると共に、選択された動作パターンに
対応した塗装ガンの移動軌跡の始点データを含みかつ該
移動軌跡を決定するための動作条件データ及び塗装作業
のための塗装条件データを入力するための入力手段と、
前記入力手段から入力された動作パターン及び動作条件
データに基づいて前記移動軌跡の折り返し点の点データ
及び終点の点データを演算する演算手段と、前記移動軌
道上の各点データ及び該各点データに対応する塗装条件
データを記憶するデータ記憶手段と、前記データ記憶手
段に記憶された塗装条件データに基づいて塗装ガンが移
動軌跡に沿って移動するように前記ロボットアームを制
御する制御手段と、を含んで構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明は、塗装ガンを備えたロボットアーム
と、この塗装ガンを各々異なる折り返し動作を行わせな
がら所定方向へ進行させるための複数の動作パターンを
記憶した動作パターン記憶手段とを備えている。この動
作パターンとしては、塗装ガンを一定方向に所定距離移
動させた後この一定方向と直交する方向に所定距離移動
させ、この一定方向とは逆方向に移動させる直角移動パ
ターン、塗装ガンをジグザグに移動させるジグザグ移動
パターン、及び塗装ガンを一定方向に所定距離を１回ま
たは複数回往復移動させた後この一定方向と直交する方
向に所定距離移動させ、この一定方向またはその逆方向
に往復移動させる往復移動パターン等がある。入力手段
では、動作パターンが選択入力されると共に、選択され
た動作パターンに対応した塗装ガンの移動軌跡の始点デ
ータを含みかつ移動軌跡を決定するための動作条件デー
タ、及び塗装作業のための塗装条件データが入力され
る。動作条件データとしては、始点データの他、塗装ガ
ンの所定方向への進行距離、塗装ガンの折り返し動作方
向の距離、折り返し動作間の進行方向距離であるピッチ
等がある。塗装条件データとしては塗装ガンのオンオ
フ、吐出量及び霧化圧力等がある。演算手段は、入力手
段から入力された動作パターン及び動作条件データに基
づいて移動軌跡の折り返し点のデータ及び終点のデータ
を演算する。動作パターンを予め選択して動作条件デー
タを用いることにより、移動軌跡の折り返し点のデータ
及び終点のデータを一義的に決定することができる。デ
ータ記憶手段は、移動軌道上の各点データ及び該各点デ
ータに対応する塗装条件データを記憶する。すなわち、
移動軌跡の始点と演算手段で演算された折り返し点のデ
ータ及び終点のデータを記憶すると共に始点、折り返し
点及び終点の各々に対応する塗装条件データを記憶す
る。そして、制御手段は、データ記憶手段に記憶された
塗装条件データに基づいて塗装ガンが移動軌跡に沿って
移動するようにロボットアームを制御する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の塗装ロボットに係る一実施例
を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は塗装ロボット１０の一部破断斜視図
を示す。同図によれば、塗装ロボット１０は、ケーシン
グ１０Ａによって覆われた内部に、フレーム１１２が配
設されている。このフレーム１１２はその上部に互いに
平行に差し渡した２本のガイド部材１１４を有してい
る。ガイド部材１１４には、移動可能に塗装用のマニピ
ュレータ装置１００が設けられている。

【００１３】このマニピュレータ装置１００は防爆型の
モータ１１８を有しており、この防爆型のモータ１１８
の回動によってガイド部材１６の延在方向にマニピュレ
ータ装置１００自体を往復動させることができる。

【００１４】また、マニピュレータ装置１００は、詳細
は後述するが、アクチュエータとして加圧流体の供給に
より膨径変形し軸線方向に収縮力を生じる、所謂エアバ
ックタイプの弾性収縮体（ラバチュエータ等）を少なく
とも２本で１組とした複数組用いて所定自由度（本実施
例では、８組で４自由度）のロボットアーム１２０を有
しており、上記モータ１１８による往復動を考慮すれば
マニピュレータ装置１００の全体としては５自由度の自
由度を有することとなる。尚、各々の自由度方向におけ
るロボットアーム１２０の運動量は、その関節を構成す
る回転軸に関連して設けられたロータリーエンコーダに
より検知することができる。

【００１５】上記ケーシング１０Ａの前面には、制御パ
ネル１２４が配設されており、この制御パネル１２４に
は塗装ロボット１０の駆動や教示を指示するためのメイ
ンスイッチを含むキーボード１２６が配設されている。
また、この制御パネル１２４の上部には、塗装ロボット
１０の動作ポイントや動作条件等を表示するための表示
装置１２８が配設されている。この表示装置１２８は、
英数字のみを表示するＬＥＤ素子やＣＲＴ等の画面を有
する表示装置を用いることができる。

【００１６】図２に示したように、マニピュレータ装置
１００は基部１４を有している。基部１４は、基部１４
に固着されたシャフト１６及び室内の天板１８に設けら
れた図示しない軸受を介して天板１８に軸支されてお
り、図２矢印Ａ方向に沿って回動可能とされている。こ
の天板１８には、上記防爆型のモータ１１８が図示しな
いアタッチメントを介して固定されている。シャフト１
６は天板１８を貫通しており、先端部にはプーリ２０が
取付けられている。シャフト１６にはシャフト１６の回
動角度、すなわち位置を検出するロータリーエンコーダ
２２が取付けられている。ロータリーエンコーダ２２は
制御装置７６に接続されている。また、プーリ２０が配
設された部位の近傍には弾性収縮体２４、２６（尚、図
２では図２手前側の弾性収縮体２４のみ図示）が配置さ
れている。

【００１７】弾性収縮体としては、例えば特公昭52-403
78号に開示されたエアバッグタイプのものを適用するこ
とができる。このエアバッグタイプの弾性収縮体は、ゴ
ムまたはゴム状弾性材料で構成される管状体の外周を、
有機または無機質高張力繊維、例えば芳香族ポリアミド
繊維の編組み補強構造によって被覆し、両端開口を閉鎖
部材によって封止したものであり、閉塞部材に設けられ
た接続口を介して内部空洞に加圧流体が供給されること
によって膨径変形し、軸線方向に沿って収縮力が発生す
るようになっている。弾性収縮体２４、２６の各々の一
端は、天板１８に固定されたブラケット２８に連結され
ており、他端は線状部材３０の端部に各々連結されてい
る。線状部材３０は中間部がプーリ２０に巻掛けられて
いる。

【００１８】従って、弾性収縮体２４、２６の伸縮によ
り線状部材３０が移動されると、この移動に伴ってプー
リ２０及び基部１４が図２矢印Ａ方向に沿って回動され
る。この基部１４は、弾性収縮体２４、２６の伸縮で基
部１４に取り付けられた全ての部材が回転するテーブル
として機能する。尚、線状部材３０としては可撓性を有
し伸びの少ない合成樹脂製または金属製のロープ等が考
えられるが、チェーンを用いることも可能であり、この
場合には前記プーリ２０に換えてスプロケットを用いれ
ば良い。

【００１９】基部１４にはブラケット３２が取付けられ
ており、このブラケット３２には、前述の弾性収縮体２
４、２６と同様の構成の弾性収縮体３４、３６の一端が
連結されている。弾性収縮体３４、３６の他端は線状部
材３８の端部に各々連結されており、線状部材３８の中
間部は、基部１４に回転可能に軸支されたプーリ４０の
外周に巻掛けられている。プーリ４０にはアーム４２の
端部が取付けられている。従って弾性収縮体３４、３６
の伸縮により線状部材３８が移動されると、プーリ４０
及びアーム４２が図２矢印Ｂ方向に沿って回動される。

【００２０】また、プーリ４０の回転軸にはプーリ４０
及びアーム４２の回動角度（位置）を検出するロータリ
ーエンコーダ４４が取付けられている。ロータリーエン
コーダ４４は制御装置７６に接続されている。

【００２１】アーム４２にはブラケット４６が取付けら
れており、このブラケット４６には弾性収縮体４８、５
０の一端が連結されている。弾性収縮体４８、５０の他
端は線状部材５２の端部に各々連結されており、線状部
材５２の中間部は、アーム４２の先端部に回転可能に軸
支されたプーリ５４の外周に巻掛けられている。プーリ
５４にはアーム５６が取付けられている。従って、弾性
収縮体４８、５０の伸縮により線状部材５２が移動され
ると、プーリ５４及びアーム５６は図２矢印Ｃ方向に沿
って回動される。

【００２２】また、プーリ５４の回転軸にはプーリ５４
及びアーム５６の回動角度（位置）を検出するロータリ
ーエンコーダ５８が取付けられている。ロータリーエン
コーダ５８は制御装置７６に接続されている。

【００２３】アーム５６にはブラケット６０が取付けら
れており、このブラケット６０には弾性収縮体６２、６
４の一端が連結されている。弾性収縮体６２、６４の他
端は線状部材６６の端部に各々連結されており、線状部
材６６の中間部は、アーム５６の先端部に回転可能に軸
支されたプーリ６８の外周に巻掛けられている。プーリ
６８には塗装ガン７０が取付けられている。従って、弾
性収縮体６２、６４の伸縮により線状部材６６が移動さ
れると、プーリ６８及び塗装ガン７０は図２矢印Ｄ方向
に沿って回動される。

【００２４】また、プーリ６８の回転軸にはプーリ６８
及び塗装ガン７０の回動角度（位置）を検出するロータ
リーエンコーダ７２が取付けられている。ロータリーエ
ンコーダ７２は制御装置７６に接続されている。塗装ガ
ン７０は図示しない噴射装置を有しており、この図示し
ない噴射装置は制御装置７６に接続されている。従っ
て、制御装置７６からの信号により図示しない噴射装置
が駆動する。この塗装ガン７０は、図示しない噴射装置
の駆動によって塗料槽７１の塗料を噴射して塗布する塗
装動作を行う。

【００２５】一方、操作圧力源としてのエアコンプレッ
サ７８には加圧流体供給管路８０が接続されている。加
圧流体供給管路８０は途中で４本に分岐されており、分
岐された各々の管路はバルブユニット８２、８４、８
６、８８に接続されている。バルブユニット８８は図示
しない４個の流量制御バルブを備えている。４個の流量
制御バルブは管路８８Ａを介して弾性収縮体６２または
弾性収縮体６４の内部と連通しており、各々弾性収縮体
６２への加圧流体の供給用、弾性収縮体６２からの加圧
流体の排出用、弾性収縮体６４への加圧流体の供給用、
弾性収縮体６４からの加圧流体の排出用とされている。

【００２６】例えばバルブユニット８８の弾性収縮体６
２に対応する２個の流量制御バルブのうち、排出用のバ
ルブを閉じ供給用のバルブを開くと、弾性収縮体６２の
内部空洞に加圧流体が導入され、弾性収縮体６２が膨径
変形して軸線方向に沿って収縮力が発生する。また排出
用のバルブを開き供給用のバルブを閉じると、弾性収縮
体６２の内部の圧力が低下して前記発生された収縮力が
低減される。バルブユニット８８は制御装置７６に接続
されており、制御装置７６から指示された圧力値に応じ
て各流量制御バルブを開閉させる。

【００２７】また、バルブユニット８２、８４、８６も
バルブユニット８８と同様に各々４個の流量制御バルブ
を備えている。バルブユニット８２の各バルブは管路８
２Ａを介して弾性収縮体２４または弾性収縮体２６の内
部と連通しており、各々弾性収縮体２４への加圧流体の
供給用、弾性収縮体２４からの加圧流体の排出用、弾性
収縮体２６への加圧流体の供給用、弾性収縮体２６から
の加圧流体の排出用とされている。バルブユニット８２
は制御装置７６に接続されており、制御装置７６から指
示された圧力値に応じて各流量制御バルブを開閉させ
る。

【００２８】バルブユニット８４の各バルブは管路８４
Ａを介して弾性収縮体３４または弾性収縮体３６の内部
と連通しており、各々弾性収縮体３４への加圧流体の供
給用、弾性収縮体３４からの加圧流体の排出用、弾性収
縮体３６への加圧流体の供給用、弾性収縮体３６からの
加圧流体の排出用とされている。バルブユニット８４は
制御装置７６に接続されており、制御装置７６から指示
された圧力値に応じて各流量制御バルブを開閉させる。

【００２９】さらに、バルブユニット８６の各バルブは
管路８６Ａを介して弾性収縮体４８または弾性収縮体５
０の内部と連通しており、各々弾性収縮体４８への加圧
流体の供給用、弾性収縮体４８からの加圧流体の排出
用、弾性収縮体５０への加圧流体の供給用、弾性収縮体
５０からの加圧流体の排出用とされている。バルブユニ
ット８６は制御装置７６に接続されており、制御装置７
６から指示された圧力値に応じて各流量制御バルブを開
閉させる。

【００３０】制御装置７６は、リードオンリメモリ（Ｒ
ＯＭ）９２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４、
中央処理装置（ＣＰＵ）９０、ＤＡ変換器を含む入出力
ポート９６、塗装ガン７０の軌道データを記憶するため
のデータメモリ９５及びこれらを接続するデータバスや
コントロールバス等のバス９８を含んで構成されてい
る。この入出力ポート９６には、キーボード１２４及び
表示装置１２８が接続されている。なお、このＲＡＭ９
４には、後述する制御プログラムや移動パターン等が記
憶されている。

【００３１】この移動パターンは、所定の被塗装面に対
する塗装ガン７０の移動のパターンを定めたものであ
り、本実施例では図４に示すように３種類の移動パター
ンが定められている。図４において、「○」は各移動パ
ターンにおける塗装ガン７０の移動開始点、「●」は塗
装ガン７０の移動方向を変更する点（以下、折り返し点
という）、各点を結ぶ直線は塗装ガン７０の移動経路を
表している。

【００３２】各移動パターンは、何れも塗装ガン７０の
移動方向を折り返し点で変更させながら塗装ガン７０を
進行方向（図４矢印Ｅ方向）に徐々に移動させるパター
ンであるが、移動パターンＩは、塗装ガン７０を進行方
向と直交する方向（以下、折り返し方向という）に沿っ
て移動させ、次に進行方向に沿って移動させ、次に折り
返し方向に沿って前記と逆方向に移動させ、更に進行方
向に沿って移動させることを繰り返すパターンである。
また、移動パターンIIは進行方向及び折り返し方向に対
して斜めに、所謂ジグザグ状に移動させるパターンであ
る。また、移動パターンIII は塗装ガン７０を折り返し
方向に沿ったライン上を３回移動させた後に進行方向に
沿って移動させるパターンである。これらの移動パター
ンＩ、II、III は粗塗り、中塗り、仕上げ塗りに対応さ
せることができる。

【００３３】なお、図４では各移動パターンを視覚的に
示しているが、実際にデータメモリ９５に記憶されてい
る各移動パターンは、始点、折り返し点及び終点の座標
が記憶されている。

【００３４】次に、実際に塗装ロボット１０を動作させ
るために必要とされる軌道データの構成について説明す
る。図３に示すように、軌道データＫは、ヘッダ部Ｈ及
びデータ部Ｄから構成されている。このヘッダ部Ｈはデ
ータ情報部とパターン情報部とから構成されている。デ
ータ情報部は、記憶された軌道データＫに関する概要を
記憶したものであり、軌道データＫの名称、ポイント総
数、動作パターン数、軌道Ｋの繰り返し回数等から構成
されている。

【００３５】パターン情報部は、塗装時の移動パターン
の区切りを表すものであり、各パターン毎のポイント数
から構成されている。この移動パターンは、所定の被塗
装面について塗装ガンを矩形状に移動させたり（移動パ
ターンＩ）、ジグザグ状に移動させたり（移動パターン
II）、所定範囲を往復動作させたり（移動パターンIII
）して塗装する場合の軌跡を表すものである。なお、
このパターン情報部は、通常は複数個連続して設けられ
る。

【００３６】データ部Ｄは、各々のポイント毎のデータ
全てを順に連続して記憶したものであり、各ポイントの
データＤｎ（ｎは自然数）はｎポイントについての、ｘ
座標、ｙ座標、ｚ座標、Ａ座標、Ｂ座標、塗装条件Ｃ及
び動作条件Ｊから構成されている。

【００３７】このｘ座標、ｙ座標及びｚ座標は塗装ガン
７０の３次元空間座標を表しており、Ａ座標及びＢ座標
は塗装ガン７０の被塗装物に対する立体的な噴射角度を
表している。塗装条件Ｃは、塗装ガンのオンオフ、吐出
量及び霧化圧力等を特定するための情報である。また、
動作条件Ｊは、ロボットの移動速度、補間方法や被塗装
物を載せる回転テーブル等の追加制御対象軸のスピード
等の図示しない塗装ロボットの周辺装置に対して、各ポ
イント毎にデジタル−アナログ変換（ＤＡ変換）して出
力されるべきデータ等である。

【００３８】次に、図５及び図６のフローチャートを参
照して本実施例の作用を説明する。まず図５を参照し
て、塗装ロボット１０に所定の塗装処理を行わせるため
の軌道データの生成・教示処理について説明する。な
お、塗装処理は概念的には複数の処理単位（例えば被塗
装物の単一の面を塗装する処理を単一の処理単位とす
る）から構成される。以下では個々の処理単位をブロッ
クと称する。図５に示す軌道データの生成・教示処理に
おいても、後述するように、軌道データの生成及び登録
はブロック単位で行われる。また、図５に示す軌道デー
タの生成・教示処理に先立ち、ロボットアーム１２０の
原点復帰が行われる。この原点復帰処理は、塗装ロボッ
ト１０の機械的な原点位置にロボットアーム１２０及び
モータ１１８を戻す処理である。この処理によって塗装
ロボット１０は電源立ち上げ時点の位置に位置される。

【００３９】ステップ２００ではオペレータに移動パタ
ーンの移動開始点にロボットが移動するよう要請し、オ
ペレータによって移動された座標を取り込む。これによ
り、要請された移動開始点における移動パターンによる
塗装を行う該当ブロックが指定されたことになる。ステ
ップ２０２では塗装ガン７０の移動パターンとして、図
４に示した移動パターンＩ〜III の中から選択するよう
オペレータに要請し、オペレータによって選択された移
動パターンを取り込む。

【００４０】更にステップ２０４ではオペレータに移動
パターンを特定する移動条件を入力させる。この移動条
件には、前述の移動パターンの変数である折り返し方向
距離Ｗ、ピッチＰ及び進行方向距離Ｄ（又は進行方向高
さＨ）に加え、３次元空間における塗装ガン７０の進行
方向や移動速度等が含まれる。なお、上記のオペレータ
によるデータの入力、選択等は、画面のカーソルをキー
操作で動かすことにより行うことができるようにすれ
ば、入力選択作業を省力化することができる。

【００４１】次のステップ２０６では、ステップ２００
で取り込まれた移動開始点の座標、ステップ２０２で選
択された移動パターン及びステップ２０４で入力された
各移動条件に基づいて、前記移動開始点から、入力され
た進行方向に沿って、選択された移動パターンで、距離
Ｄだけ塗装ガン７０を移動させる際の各折り返し点の座
標及び移動終了点の座標を演算し、軌道データを自動生
成する。このように、オペレータが移動開始点へ移動さ
せ、移動パターンの選択、移動条件の入力を行うのみで
単一のブロックに対応する軌道データが生成されるの
で、従来のように単一のブロックに対応する軌道データ
として個々の折り返し点の座標等を入力する必要が無く
なり、短時間かつ容易に軌道データの生成を行わせるこ
とができる。なお、各座標点、すなわち折り返し点等に
おける動作条件Ｊや塗装条件Ｃを入力すれば、前記移動
パターンに対応する軌道上で行わせる塗装処理を詳細に
設定することができる。

【００４２】次のステップ２２０では、上記で生成した
軌道データに基づいてロボットアーム１２０及び塗装ガ
ン７０を移動させるテスト作動を行う。このテスト作動
をオペレータが観察し、生成された軌道データに基づく
ロボットアーム１２０及び塗装ガン７０の移動に問題が
有るか否かを判断し、次のステップ２２２において上記
生成した軌道データを登録するか否か判定する。オペレ
ータが問題が有ると判断したときには軌道データを取り
消すため、ステップ２２２の判定が否定され、前記生成
された軌道データを登録することなくステップ２００に
戻り、前述の処理が再度行われる。一方、オペレータが
問題が無いと判断した場合には、オペレータによって軌
道データを登録する指示が入力される。これによりステ
ップ２２２の判定が肯定され、ステップ２２４で単一の
ブロックの軌道データとして登録する。

【００４３】この登録が終了すると、次のステップ２０
８において次のブロックが連続する、すなわち、次のブ
ロックのデータの有無を判定する。このステップ２０８
の判定は、軌道データを新規に登録したまたは最後に追
加したか、既に存在する軌道データを更新（修正）した
かを判断するためである。軌道データが新規に登録した
もの等であるときには、ステップ２０８で否定判定さ
れ、次のステップ２２６で塗装処理を構成する全ブロッ
クの軌道データの登録が完了したか否か判定する。ステ
ップ２２６で否定判定されたときにはステップ２００へ
戻り、次のブロックに対する軌道データの生成が行わ
れ、全ブロックの軌道データの登録終了により本ルーチ
ンを終了する。従って、例えば図７に示すように、被塗
装物１５０の面１５０Ａに対しては塗装ガン７０を移動
パターンＩに応じて移動させて塗装を行わせ、面１５０
Ｂに対しては塗装ガン７０を移動パターンIIに応じて移
動させて塗装を行わせる等のように、各ブロック毎に移
動パターンを変更することも容易に行うことが可能であ
る。

【００４４】ところで、一旦ステップ２２４の処理が実
行されて単一のブロックの軌道データが登録された後
に、次のブロックが連続するとき、すなわち、更新修正
時には、ステップ２０８で肯定判定され、ステップ２１
０以降の処理が実行される。このステップ２１０以降の
処理を図８を参照して説明する。図８では、ｎ番目の移
動パターンに関してピッチＰが修正された軌道Ｚ１（移
動開始点Ｓ１及び移動終了点Ｅ１）が登録されている。

【００４５】先ず、ステップ２１０では、登録されたブ
ロックの次ブロックの軌道データの移動開始点の座標、
すなわち、ｎ＋１番目の移動パターンに関する軌道Ｚ２
の軌道データの移動開始点Ｓ２の座標を取り込む。次の
ステップ２１２では、登録されているｎ＋１番目の移動
パターンに関する軌道Ｚ２の進行方向（図８では矢印Ｆ
方向）に関して取り込まれた移動開始点に線対称な点の
座標を演算する。すなわち、次の移動開始点としては点
Ｓ２の座標が既に登録されているので、移動パターンの
中心を通る進行方向（図８の矢印Ｆ方向）の軸を対称軸
とした座標点Ｓ２’の座標を演算する。次のステップ２
１４では、ステップ２１０において取り込んだ移動開始
点Ｓ２及びステップ２１２において演算された対称点Ｓ
２’と、登録されたｎ番目の移動パターンにおける移動
終了点Ｅ１との距離の各々を演算する。この場合、ステ
ップ２２４で登録された軌道Ｚ１では軌道データとして
移動開始点Ｓ１から移動終了点Ｅ１に向かう軌道データ
が登録されているので、図からも理解されるように、移
動開始点Ｓ２と移動終了点Ｅ１との距離が略辺長に相当
する大きさであるのに対し、対称点Ｓ２’と移動終了点
Ｅ１との距離は殆どゼロである。

【００４６】次のステップ２１６では、演算した距離を
比較することにより、ステップ２１０において取り込ん
だ移動開始点Ｓ２の方が距離が短いか否かを判定する。
肯定判定のときには、そのままステップ２２６へ進む。
一方、否定判定のときには、ステップ２１８において、
ステップ２１０で取り込んだｎ＋１番目の移動パターン
の移動開始点Ｓ２の軌道Ｚ２に該当する軌道データの点
データを、進行方向に関して線対称となるように変換登
録する。具体的には、軌道データを構成する各折り返し
点の座標及び移動終了点の座標を、前記進行方向に関し
線対称となる点の座標に変換して登録する。図８の場
合、軌道Ｚ２’に相当する各々の座標点が登録される。
この登録が終了すると、ステップ２０８へ戻り、次のブ
ロックが連続するかを判定し、全ブロックの処理が終了
するまで、上記処理を繰り返し実行する。

【００４７】このように、次の移動開始点として点Ｓ２
の座標が登録されており、これに従って塗装ガン７０を
移動させると、塗装ガン７０による塗装を行わせない状
態で、塗装ガン７０を点Ｅ１から点Ｓ２に無駄に移動さ
せる必要が生ずるが、上記処理実行により次ブロックへ
の移動距離が最短となるように座標点が変換され、塗装
ガン７０を無駄に移動させる必要がなくなるので、塗装
処理が短時間で行われるように塗装処理を定めた軌道デ
ータが得られる。

【００４８】次に、軌道データＫの再生処理について図
６を参照し説明する。先ず、本ルーチンが実行される
と、ステップ２３０において再生処理のパラメータとし
てオペレータが入力した、軌道データ番号を基に、最終
ポイント番号、繰り返し回数を読み取る。この軌道番号
は、メモリ上に記憶された図３に示すキーワード等の軌
道データに付けられた番号である。次のステップ２３２
では、１番目のポイントに移動し、ステップ２３４にお
いて動作条件に基づいて塗装動作をする。この処理を全
てのポイントが終了するまで繰り返し実行する（ステッ
プ２３６、２３８）。このようにして１番目のポイント
から最終ポイントまでの軌道データに従って補間動作を
する。これを指定された繰り返し回数分だけ繰り返す
（ステップ２４０）。

【００４９】このように、本実施例によれば、各種の条
件等に適合する軌道データは、プログラムを修正するこ
となく、移動パターンを変更することのみにより容易に
修正されるので、塗装対象物毎の軌道データを作成すれ
ば、同一プログラムで各種の状態で塗装処理が再生可能
となる。

【００５０】また、本実施例においては、塗装対象の被
塗装物の複数面の各々を独立した塗装パターンに対応さ
せて、パターン毎の塗装条件が設定でき、対象物毎に異
なるきめ細かな塗装ロボット動作が実行され、塗装ロボ
ットの汎用性が拡大する。さらに、塗装に関する動作条
件は、全て軌道データに組み込まれるため、塗装ロボッ
トを動作させるためのプログラム本体では、オペレータ
のデータ入出力や他の装置との入出力等の処理のみとな
り、ＣＰＵの負荷が軽減する。

【００５１】上記実施例では、自動的に算出された座標
点を移動する軌道データＫについて説明したが、この軌
道データＫにおける２つの座標点間を移動する軌跡（ラ
イン）毎に、１または複数の動作点を有する以下に説明
する動作タイプを教示（追加）するようにしてもよい。
この動作タイプの設定について、図９を参照して説明す
る。

【００５２】図９（ａ）に示したように、上記の教示に
より、その軌道データＫ上の通過点である点Ｑａ，Ｑｂ
が定められると共に、軌道ラインＫａが定められる。こ
の点Ｑａでは、塗装ガンのノズルの向きである塗装状態
が、方向Ｙａに設定されている。この軌道ラインＫａ上
に、例えば以下に説明する５つの動作タイプを設定でき
る。

【００５３】動作タイプＡは、軌道ラインＫａの中途に
おいて、例えば塗装ガンのノズルの向きを変更するため
のものである。例えば、動作タイプＡが設定されると、
図９（ｂ）に示したように、点Ｑａ，Ｑｂの座標から中
間座標点Ｑｃが求められ、この求められた点Ｑｃから点
Ｑｂまでの塗装状態が、方向Ｙａと異なる方向Ｙｂが設
定される。この方向Ｙｂは、入力による設定または方向
Ｙａを反転させた向きを自動設定する。この動作タイプ
Ａの設定により、軌道ラインＫａにおいて経路Ｋａ１で
は方向Ｙａでかつ経路Ｋａ２では方向Ｙｂであるという
ように塗装の向きを中途で変更するという複雑な塗装状
態を定めることができる。この動作タイプの設定は、中
間座標点のデータ（座標等）を軌道データＫに追加すれ
ばよく、この追加された軌道データＫにより経路の一部
であるである軌道ラインＫａの該当処理を変更すること
ができる。

【００５４】動作タイプＢは、軌道ラインＫａの中途に
おいて、その塗装位置を所定距離だけオフセットするよ
うに移動するように経路を変更するためのものである。
例えば、動作タイプＢが設定されると、図９（ｃ）に示
したように、点Ｑａ，Ｑｂの座標の中間位置であると共
に、距離Ｘを隔てた位置のオフセット座標点Ｑｃが求め
られる。この動作タイプの設定は、上記同様に中間座標
点のデータ（座標等）を軌道データＫに追加すればよ
い。なお、距離Ｘは入力による設定またはオフセット距
離として予め定めておけばよい。この動作タイプＢの設
定により、距離Ｘだけオフセットされた経路Ｋａ３，Ｋ
ａ４を軌跡とする軌道データとなる。

【００５５】上記動作タイプＢにおいて、点Ｑａから点
Ｑｄ，点Ｑｄから点Ｑｂへの移動経路は直線に限定され
ない。すなわち、図９（ｄ）に示したように、動作タイ
プＣでは、求めた中間座標点Ｑｄまでの経路が曲線であ
る経路Ｋａ５，Ｋａ６となるように設定できる。この場
合の曲線は、スプライン補間等の予め定めた関数による
曲線生成でもよく、単に所定半径の円弧を当てはめる処
理を行ってもよい。この場合、円弧等を用いたことを表
すデータを条件に記憶すればよい。

【００５６】なお、上記で説明した中間座標点は１つに
限定されず、複数点でもよい。例えば、図９（ｅ）に示
した動作タイプＤは、動作タイプＢの変形例としてオフ
セット座標点を２つ有する場合であり、図９（ｆ）に示
した動作タイプＥは動作タイプＣの変形例としてオフセ
ット座標点を２つ有する場合である。この動作タイプＤ
では、オフセット座標点Ｑｅ，Ｑｆが求められ、経路Ｋ
ａ７，Ｋａ８，Ｋａ９が設定される。また、動作タイプ
Ｅではオフセット座標点Ｑｅ，Ｑｆが求められ、経路Ｋ
ａａ，Ｋａｂ，Ｋａｃが設定される。

【００５７】このように、動作タイプを設定することに
より、設定した所定の移動パターンの一部を容易に変更
することができ、多種類に渡る塗装状態を設定すること
ができる。

【００５８】また、上記で説明した動作タイプの設定
は、自動移動点演算への応用が可能である。すなわち、
動作パターンとして、例えば、半円、三角形、台
形、斜辺曲線型台形を用意しておき、選択可能として
おく。そこで、始点設定後に、動作パターンを選択して
ピッチＰ及び移動量等の必要なパラメータを入力する
と、半円の選択では図９（ｄ）に示す設定された始点
を点Ｑａとして点Ｑｄ及び点Ｑｂに相当する座標点を自
動的に演算し、三角形の選択では図９（ｃ）に示す設
定された始点を点Ｑａとして点Ｑｄ及び点Ｑｂに相当す
る座標点を自動的に演算し、台形の選択では図９
（ｅ）に示す設定された始点を点Ｑａとして点Ｑｅ、点
Ｑｆ及び点Ｑｂに相当する座標点を自動的に演算し、
斜辺曲線型台形の選択では図９（ｄ）に示す設定された
始点を点Ｑａとして点Ｑｅ、点Ｑｆ及び点Ｑｂに相当す
る座標点を自動的に演算するようにできる。

【００５９】なお、上記の塗装ロボットでは、１つのブ
ロックにおける塗装処理で動作条件Ｊが一定である場合
には、基準点として移動開始点又は所定の折り返し点に
おける動作条件Ｊのみを入力すればよい。この場合の動
作条件Ｊは、パターン情報部に記憶するようにしても良
い。このようにすれば、軌道データＫのデータ部は座標
点のみを記憶すれば良いことになる。従って、上記教示
時間を短縮できると共に、軌道データＫの扱いが単純化
でき、かつメモリを節減できる。

【００６０】また、被塗装面へ適用する移動パターンは
１種類に限定されず、複数種類の移動パターンを組合せ
て用いることができる。すなわち、パターン情報部には
ポイント数を記憶しているため、複数の移動パターンを
パターン情報部に記憶することにより、１つの軌道デー
タＫに、教示した順番で移動パターンが記憶される。従
って、被塗装物の１つの面が、複数種類の移動パターン
を組み合わせたパターンで塗装されるように軌道データ
Ｋを定めることも可能であり、立体的な面を塗装する場
合であっても、単一の軌道データＫ上に全ての情報を含
ませることができる。

【００６１】さらに、例えば被塗装物の形状の複雑性等
によるユーザの必要性に応じて、例えば折り返し点の位
置を変更する等の場合であっても、本塗装ロボットでは
各折り返し点等の座標を自動的に演算するので、ユーザ
がプログラム変更等の難解な処理を行うことなく、折り
返し点の位置の変更を含む塗装処理の内容の変更を容易
に行うことができる。

【００６２】また、軌道データＫには移動パターンによ
り定められた位置座標に関するデータを記憶しているの
で、この軌道データＫの一部を修正する場合には、該当
する位置座標に関するデータのみを修正すればよい。従
って、移動パターンと若干異なる移動を行わせるように
軌道データを修正することも容易である。

【００６３】さらに、１つの移動パターンにより生成さ
れる軌跡の終点位置が、次の移動パターンの始点位置と
異なる場合には、次の移動パターンの始点位置と現移動
パターンの終点位置が一致するように、移動パターンの
変数である距離Ｗ、ピッチＰ及び進行距離Ｄ（又は高さ
Ｈ）を自動的に求めるようにすることもできる。

【００６４】この移動パターンの変数である距離Ｗ等を
自動的に求める処理は、移動パターンの相似形、すなわ
ち移動パターンの拡大縮小処理に応用が可能である。す
なわち、この応用では、始点位置と終点位置とを入力す
ると共に、折り返し回数等の数を入力する。これによっ
て、この始点位置と終点位置とで形成される矩形領域へ
の塗装を、所定の移動パターンによって行うための移動
パターンの変数である距離Ｗ、ピッチＰ及び進行距離Ｄ
（又は高さＨ）は自動的に求めることができる。

【００６５】なお、パターン情報部には複数の移動パタ
ーンを記憶できるため、軌道データＫに記憶された各移
動パターン毎に修正、挿入、削除することができる。従
って、既に作成した軌道データＫに基づいて、この軌道
データを修正することによって新たな軌道データを生成
することも容易に行なえるので、教示時間を短縮するこ
とができる。

【００６６】この軌道データＫは、その一部又は全部を
他の軌道データＫから複写することができる。従って、
同一形状の被塗装物が複数個、異なる位置に配置される
場合には、１つの形状について軌道データを教示し、他
については始点座標のみを設定して複写することによっ
て全軌道データを容易に作成し得る。この場合、上記で
説明したオフセット量を指定することにより、一定量だ
けオフセットさせて塗装ロボットを作動させることがで
きる。

【００６７】また、教示時の座標の入力は、ロボットハ
ンドを移動させながら所定位置へ移動した時点での座標
を読み取るようにしてもよく、キーボード等により数値
を入力させるようにしてもよい。

【００６８】さらに、上記の塗装ロボットの動作とし
て、初期移動時や塗装中断時等のように塗装を伴わない
移動時には、軌道データ中の全ポイントの最も高い位置
を自動的に判断して、この高さ（Ｚ軸に対応する）に待
避した後に移動動作へ移行する。従って、移動中の被塗
装物への衝突を防止することができると共に、ロボット
教示時には、待避位置を教示する必要がなく、塗装する
状態における教示のみで済む。

【００６９】また、同一の被塗装物を複数の塗装ロボッ
トで塗装するようにしてもよい。この場合、塗装ロボッ
ト毎に基準位置を変更するのみで、同一の動作を行わせ
ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、移
動パターンを選択して動作条件データを入力するだけで
移動軌跡の折り返し点及び終点のデータが求まるので、
プログラムを組み立てたり作成することなく、容易に塗
装ガンの移動軌跡を入力できる、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である塗装ロボットの概略を示
す一部断面斜視図である。

【図２】本実施例のマニピュレータ装置及び制御装置を
示す概略構成図である。

【図３】軌道データのメモリ上の構成を示すイメージ図
である。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）は移動パターンを示す図であ
る。

【図５】オンライン教示の流れを示すフローチャートで
ある。

【図６】軌道データを再生する流れを示すフローチャー
トである。

【図７】塗装処理のブロック毎に塗装ガンの移動パター
ンを変更する場合を説明する説明図である。

【図８】進行方向に関して線対称に軌道データを変更す
る処理の概要を説明するための説明図である。

【図９】実施例の塗装ロボットの軌道上における１ライ
ンにおいて、設定可能な動作タイプを説明するための説
明図である。

【符号の説明】

１０塗装ロボット２４弾性収縮体７６制御装置８２バルブユニット９５データメモリ１００マニピュレータ装置１２０ロボットアーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗装ガンを備えたロボットアームと、前記塗装ガンを各々異なる折り返し動作を行わせながら
所定方向へ進行させるための複数の動作パターンを記憶
した動作パターン記憶手段と、前記動作パターンを選択入力すると共に、選択された動
作パターンに対応した塗装ガンの移動軌跡の始点データ
を含みかつ該移動軌跡を決定するための動作条件データ
及び塗装作業のための塗装条件データを入力するための
入力手段と、前記入力手段から入力された動作パターン及び動作条件
データに基づいて前記移動軌跡の折り返し点の点データ
及び終点の点データを演算する演算手段と、前記移動軌道上の各点データ及び該各点データに対応す
る塗装条件データを記憶するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に記憶された塗装条件データに基づ
いて塗装ガンが移動軌跡に沿って移動するように前記ロ
ボットアームを制御する制御手段と、を含む塗装ロボット。