JPH11262705A

JPH11262705A - 塗装用ロボット

Info

Publication number: JPH11262705A
Application number: JP6904598A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takahashi; 真義高橋
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JP3812700B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は色替えバルブユニットから供給され
る塗料を加圧する塗料ポンプを駆動するアクチュエータ
による影響を減少させることを課題とする。【解決手段】塗装用ロボット１では、第２アーム６の
基端部側となる後部に、手首駆動用モータ１４〜１６及
び塗料ポンプ駆動用モータ１９を収納する内圧防爆構造
のモータ収納ケース２０が取り付けられる。第２アーム
６の上部空間６ｃには、色替えバルブユニット５２と、
塗料を加圧して塗装ガン８へ送出する塗料ポンプ５３と
が搭載されている。塗装用ロボット１では、第２アーム
６の先端側に塗料ポンプ５３が設けられ、第２アーム６
の後端側に塗料ポンプ駆動用モータ１９が設けられてい
るので、塗料ポンプ駆動用モータ１９の慣性モーメント
を小さくできると共に、第２アーム６の前端側と後端側
の重量バランスが大きく変化せず第２アーム６の重心位
置の移動が小さくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗装用ロボットに係
り、特にアーム先端に装着された塗装ガンに塗料を効率
良く供給するよう構成された塗装用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に工場等の塗装ラインに設置される
塗装用ロボットには、主にプレイバック形の多関節ロボ
ットが用いられる。この種の塗装用ロボットは、大略、
基台と、基台上で旋回する旋回ベースと、旋回ベース上
に起立する第１アームと、第１アームの上端より水平方
向に延在する第２アームと、第２アームの先端に取り付
けられた手首部とを有する構成である。

【０００３】また、塗装用ロボットのアーム先端には、
各塗装ラインの作業内容に応じた塗装ガンが装着されお
り、アームの内部には、アーム後部に設けられたモータ
の駆動力をアーム先端の手首部に伝達するための駆動力
伝達機構が設けられている。そして、旋回ベース、アー
ム及び手首部は、予め各動作ポイント毎に教示されたテ
ィーチングデータに基づいて演算された各駆動モータへ
の制御量が出力されることにより駆動される。

【０００４】例えば塗装用ロボットに用いられるロボッ
ト制御装置では、ＰＴＰ（Point toPoint) 制御法によ
り各教示ポイント毎に教示されたティーチングデータに
基づいて手首部先端に装着された塗装ガンの各教示ポイ
ント間の動作速度及び塗装ガンのオン・オフを切替え制
御する。また、塗装用ロボットでは、ワークの種類に応
じて塗装色を変更させることができるように色替バルブ
ユニットがアーム上に設けられている。この色替バルブ
ユニットは、複数の塗料が色別に供給される複数の色替
バルブと、塗装ガンにエアを供給するためのエア用色替
バルブと、色替時に色替バルブユニットと塗装ガンとの
間を連通する共通チューブ内に残留する前回塗料を洗浄
するための洗浄液（シンナ等）を供給するための洗浄液
供給バルブなどがマニホールドに組み付けられた構成と
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の塗装用ロボット
では、アーム上に色替バルブユニットが設けられ、外部
に設けられた塗料供給源のポンプにより塗料が色替バル
ブユニットへ供給される構成であった。ところが、色替
バルブユニットから吐出された塗料が塗料チューブを介
して塗装ガンに供給される過程で圧力損失が生じるた
め、色替バルブユニットから吐出された塗料をポンプに
より加圧することが検討されている。

【０００６】しかしながら、塗料ポンプ及びポンプ駆動
用のアクチュエータがアーム上に設置された場合、アー
ムの先端側での重量が増加するため、アームの先端側と
後部側との重量バランスが変化してアームの重心位置が
変化してしまう。これにより、上記塗装用ロボットにお
いては、ロボット制御装置により動作制御する際にアー
ム動作にずれが生じてアームの動作軌跡精度が低下する
といった問題が生じる。さらに、アーム上に設置された
塗料ポンプを駆動するアクチュエータからの熱が塗装ガ
ンに供給される塗料を暖めてしまい、塗料の劣化を招
き、塗装品質が低下するといった問題が生じるおそれが
ある。

【０００７】また、塗装ポンプを駆動するアクチュエー
タにモータを使用した場合には、塗装雰囲気中の安全性
を考慮して防爆ケースに収容された防爆モータを使用す
る必要があり、その分コスト高を招くことになる。さら
に、塗装ポンプの駆動用モータには、ロボットの駆動と
違う種類のモータが使用されるので、塗装ポンプを制御
するためのコントローラの構成が複雑となり、ケーブル
の本数も増加するといった問題が生ずる。

【０００８】そこで、本発明は上記問題を解決した塗装
用ロボットを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、ア
ーム先端の手首部に塗装ガンが装着され、該塗装ガンに
塗料を供給する色替バルブユニットがアームに設けられ
た塗装用ロボットにおいて、前記塗装ガンヘ塗料を供給
する塗料ポンプを前記アームに設け、前記アームの後部
に前記塗料ポンプを駆動する塗料ポンプ駆動用モータを
設けたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、本発明によれば、塗装ガンヘ塗料
を供給する塗料ポンプをアームに設けると共に、アーム
後部に塗料ポンプを駆動する塗料ポンプ駆動用モータを
設けたため、アームの前端側と後端側の重量バランスが
塗料ポンプ装着前と比べて大きく変化せずアームの重心
位置の移動が小さくて済み、これにより塗装動作を制御
する際に動作精度のばらつきを低減できる。また、塗料
ポンプ駆動用モータが色替バルブユニットから離間位置
に設けられ、塗料ポンプ駆動用モータからの熱により塗
料が加熱されることを防止できるので、熱による塗料の
劣化を防止して塗装品質を保証することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明になる塗装用ロボ
ットの一実施例の側面図である。図１に示されるよう
に、塗装用ロボット１は、塗装エリア内に設置された塗
装用ロボットであり、ワークとしての塗装対象物がコン
ベヤ（図示せず）等により搬送されると、予めティーチ
ングされたティーチングデータに基づいて塗装動作を行
うプレイバック形（教示再生形）の多関節ロボットであ
る。

【００１２】塗装用ロボット１は、大略、基台３と、基
台３上でＡ軸回りに旋回する旋回ベース４と、旋回ベー
ス４上で起立しＢ軸回りに揺動する第１アーム５と、第
１アーム５の上端から水平方向に延在しＣ軸回りに揺動
する第２アーム６と、第２アーム６の先端に設けられた
手首部７とからなる。手首部７の先端には、作業具とし
ての塗装ガン８が取り付けられている。塗装ガン８は、
第１アーム５及び第２アーム６の揺動により所定の塗装
高さ位置に移動し、手首部７により塗料噴射方向が変更
される。

【００１３】手首部７は、第１手首部材１０と、第２手
首部材１１と、塗装ガン８をＦ軸回りに回動させる軸１
３とを有する。手首部材１０，１１は、各々相対回転す
ることにより手首部７をＤ軸回りに回転させたり、Ｅ方
向に曲げたりする。第２アーム６の基端部側となる後部
には、手首駆動用モータ１４〜１６及び塗料ポンプ駆動
用モータ１９を収納する内圧防爆構造のモータ収納ケー
ス２０が取り付けられている。手首部材１０，１１及び
軸１３は、後述するように手首駆動用モータ１４〜１６
により駆動される。そして、各手首駆動用モータ１４〜
１６の回転駆動力は、第２アーム６及び手首部７の内部
に設けられた伝達機構１７（図１では隠れて見えない）
を介して手首部７の手首部材１０，１１及び軸１３に伝
達される。

【００１４】図２は第２アーム６の内部構成を説明する
ための縦断面図である。また、図３は本発明の要部を拡
大して示す縦断面図である。図２及び図３に示されるよ
うに、第２アーム６は、高さ方向のおよそ半分の位置に
仕切り板６ａが設けられている。そのため、第２アーム
６の内部には、仕切り板６ａより下方に形成された下部
空間６ｂと、仕切り板６ａより上方に形成された上部空
間６ｃとが形成されている。

【００１５】また、第２アーム６の後端には、モータ取
付部１８が設けられている。そして、モータ取付部１８
の下部空間６ｂに対向する位置には、手首部７を駆動す
る各手首駆動用モータ１４〜１６が減速機２１〜２３を
介して取り付けられている。そして、モータ取付部１８
の上部空間６ｃに対向する位置には、塗料ポンプ駆動用
モータ１９が取り付けられている。

【００１６】そして、第２アーム６の上部空間６ｃの後
部開口６ｄには、モータ収納ケース２０のチューブ挿通
孔２０ａを通して挿入された塗料、還流塗料、エア、シ
ンナ用チューブ４６〜４９が挿通されている。このチュ
ーブ４６〜４９は、塗装用ロボット１から離間した位置
に設置された塗装供給源、エア供給源、シンナ供給源
（図示せず）からアーム６の後部に取り付けられたモー
タ収納ケース２０のチューブ挿通孔２０ａを介して上部
空間６ｃの内部に挿通される。

【００１７】さらに、第２アーム６の上部空間６ｃに
は、後述する色替えバルブユニット５２と、色替えバル
ブユニット５２から選択的に吐出された塗料を加圧して
塗装ガン８へ送出する塗料ポンプ５３とが搭載されてい
る。この色替えバルブユニット５２には、各色の塗料が
外部に設置された塗料供給源（図示せず）から塗料チュ
ーブ４６を介して供給される。そして、塗料ポンプ５３
としては、例えば内部を洗浄するための洗浄用ポートを
有するフラッシャブルギヤポンプなどが用いられる。

【００１８】また、塗料ポンプ５３は、第２アーム６の
後部に取り付けられた塗料ポンプ駆動用モータ１９の回
転駆動力が駆動軸６５を介して伝達されて駆動される。
尚、駆動軸６５は、モータ取付部１８に取り付けた軸受
６６、シール部材６７に挿通された状態で回転可能に支
持され、シール部材６７によって空間２４内の保護気体
の漏れが防止される。

【００１９】このように、塗装用ロボット１では、第２
アーム６の先端側に塗料ポンプ５３が設けられ、第２ア
ーム６の後端側に塗料ポンプ駆動用モータ１９が設けら
れているので、塗料ポンプ駆動用モータ１９の慣性モー
メントを小さくできると共に、第２アーム６の前端側と
後端側の重量バランスが塗料ポンプ５３の装着前と比べ
て大きく変化せず第２アーム６の重心位置の移動が小さ
くて済む。

【００２０】これにより、第２アーム６を揺動させて塗
装動作を行う際、動作精度のばらつきを低減できる。ま
た、塗料ポンプ駆動用モータ１９が色替バルブユニット
５２から離間位置に設けられ、塗料ポンプ駆動用モータ
１９からの熱により塗料が加熱されることを防止できる
ので、熱による塗料の劣化を防止して塗装品質を保証す
ることができる。

【００２１】色替えバルブユニット５２は、マニホール
ド（図示せず）に複数の色替えバルブ５２₁〜５２_nが
配置された構成であり、マニホールドの吐出口に接続さ
れたチューブ５５を介して塗料ポンプ５３の吸い込み口
に連通されている。また、塗料ポンプ５３の吐出口に接
続された塗料用チューブ４６は、アーム６の上部空間６
ｃから手首部７の内部を通って塗装ガン８に接続され
る。

【００２２】色替えバルブユニット５２の各色替えバル
ブ５２₁〜５２_nは、コントローラ（図示せず）からの
切替え制御信号により一の色替えバルブが開弁されるこ
とにより、任意の色の塗料を塗料ポンプ５３に供給する
ように構成されている。そして、塗料ポンプ５３により
加圧された塗料は、塗料用チューブ４６を通過して塗装
ガン８に供給される。よって、塗装ガン８は、塗料用チ
ューブ４６での圧力損失の影響を受けることなく塗料を
所定圧力で噴霧することができ、被塗装面に対し初期の
塗装品質が得られるように安定的に塗装を行うことがで
きる。

【００２３】また、モータ取付部１８には、各手首駆動
用モータ１４〜１６及び塗料ポンプ駆動用モータ１９を
収納するモータ収納ケース２０が取り付けられている。
このモータ収納ケース２０は、第２アーム６の延在方向
に貫通するチューブ挿通孔２０ａを有する。すなわち、
チューブ挿通孔２０ａは、一端が第２アーム６の後部開
口６ｄに連通し、他端がアーム後方の大気中に開口して
いる。

【００２４】また、塗装用ロボット１は、可燃性雰囲気
中で稼働されるため、手首駆動用モータ１４〜１６及び
塗料ポンプ駆動用モータ１９が収容されるモータ収納ケ
ース２０とモータ取付部１８との間に形成された空間２
４内には、可燃性雰囲気の侵入を防止するため、保護気
体が一定圧力に保たれている。すなわち、保護気体供給
用のチューブ２５が継手２６を介してモータ取付部１８
に接続されている。また、保護気体排気用のチューブ２
７が継手２８を介してモータ取付部１８に接続されてい
る。

【００２５】そのため、空間２４内は、保護気体供給用
のチューブ２５から供給された保護気体により大気圧以
上に加圧されている。これにより、シンナ等の可燃性雰
囲気が空間２４内に侵入することが防止される。また、
空間２４内に供給された保護気体は、保護気体排気用の
チューブ２７を介して排気されており、常に一定圧力を
保つように給排される。

【００２６】また、各手首駆動用モータ１４〜１６に接
続されるケーブル２９ａ〜２９ｈは、保護気体の流出を
防止するため、モータ取付部１８に設けられたシール部
材３０ａ〜３０ｈにシールされた状態で空間２４内に挿
通されている。このようにモータ収納ケース２０全体が
内圧防爆構造とされているため、塗装ポンプ５３を駆動
するアクチュエータとしての塗料ポンプ駆動用モータ１
９は、それ自体に防爆構造のモータを使用する必要がな
く、その分コストを安価に抑えることができる。また、
他の手首駆動用のモータ１４〜１６と同じ種類のモータ
を使用できるので、塗装ポンプ５３を制御するためのコ
ントローラの構成が簡略化されて、ケーブルの本数も削
減できる。

【００２７】手首駆動用モータ１４〜１６の回転駆動力
を手首部７に伝達する伝達機構１７は、減速機２１〜２
３に連結された駆動軸３３〜３５と、駆動軸３３〜３５
の端部に結合されたギヤ３６〜３８とからなる。ギヤ３
６〜３８は、手首部材１０，１１及び軸１３のギヤ（図
示せず）に噛合しており、手首駆動用モータ１４〜１６
からの回転駆動力を手首部材１０，１１及び軸１３に伝
達する。

【００２８】図４は図２中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図であ
る。また、図５は図２中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図であ
る。図４に示されるように、アーム６の後部に取り付け
られた手首駆動用モータ１４〜１６のうち中間に配され
た手首駆動用モータ１５は、他の手首駆動用モータ１
４，１６よりも低い位置に取り付けられている。一方、
駆動軸３３〜３５は、図５に示されるように同一平面上
に装架されている。

【００２９】そのため、中間の駆動軸３４は、図２及び
図３に示されるように一端がモータ取付部１８に設けら
れた軸受５６に回転可能に軸承され、他端が第２アーム
６の端部に設けられた軸受４０により回転可能に軸承さ
れている。そして、手首駆動用モータ１５が連結された
減速機２１の軸５８は、ギヤ５９、６０を介して駆動軸
３４に駆動力を伝達する構成となっている。

【００３０】また、軸５８は、モータ取付部１８に取り
付けた軸受６１、シール部材６２に挿通された状態で回
転可能に支持され、シール部材６２によって空間２４内
の保護気体の漏れが防止される。従って、手首駆動用モ
ータ１５の回転駆動力は、モータ取付部１８の軸受６１
に軸承された減速機５７の軸５８、ギヤ５９、６０を介
して駆動軸３４に伝達され、さらに駆動軸３４を介して
手首部７に伝達される。そして、他の手首駆動用モータ
１４，１６及び減速機２０，２２は、駆動軸３３，３５
と直結されている。尚、駆動軸３３，３５も上記駆動軸
３４と同様にモータ取付部１８に取り付けた軸受６１、
シール部材６２に挿通された状態で回転可能に支持さ
れ、シール部材６２によって空間２４内の保護気体の漏
れが防止される。

【００３１】図２、図３、図５に示されるように、第２
アーム６は、駆動軸３３〜３５が同一平面上で平行に配
設されているので、内部空間が下部空間６ｂと上部空間
６ｃとを有する２階建て構造とすることができる。そし
て、下部空間６ｂには駆動軸３３〜３５が並列に装架さ
れており、従来のものよりも薄型化されている。また、
第２アーム６の先端には、手首部７を支持する円筒状の
支持部４１が取り付けられている。この支持部４１の内
部には、上記ギヤ３６〜３８が収容されている。そし
て、支持部４１は、中心がアーム上面６ａとほぼ同じ高
さとなるように取り付けられている。

【００３２】また、第２アーム６の上部空間６ｃは、図
４に示されるように上部開口がアームカバー４２により
覆われている。このアームカバー４２は、一端が支持部
４１の開口を閉塞するプレート４３に固定され、他端が
第２アーム６の両側から上方に突出する側壁４４，４５
により支持されている。各チューブ４６〜４９は、手首
部７の手首部材１０，１１の中心軸（図示せず）に挿通
された後、塗装ガン８に接続される。そのため、アーム
６の後部以外では各チューブが露出しないように構成さ
れている。

【００３３】そして、塗装ガン８はエアチューブ４７か
ら供給されたエア信号によりオンになると、塗料ポンプ
５３から供給された塗料がワーク（図示せず）に吹き付
けられて塗装が行われる。また、塗装ガン８がオフのと
き、塗料ポンプ５３から供給された塗料は、還流塗料用
チューブ４８を介して塗料供給源（図示せず）に還流さ
せる。

【００３４】このように、アーム６内部の上部空間６ｃ
に色替えバルブユニット５２を収容させることができる
ので、色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜
４９がアーム外側に露出せず、各チューブ４６〜４９の
全長を短くできると共に、色替えバルブユニット５２及
び各チューブ４６〜４９を保護することができる。ま
た、塗装用ロボット１では、第２アーム６の内部に色替
えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９が収容
されているので、色替えバルブユニット５２及び各チュ
ーブ４６〜４９に空気中の塗料ミストが付着することが
なく、ワークへの液垂れが防止できると共に、色替えバ
ルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９が汚れるこ
とを防止できる。

【００３５】さらに、駆動軸３３〜３５が第２アーム６
の下部空間６ｂに装架されるため、色替えバルブユニッ
ト５２の取付高さをできるだけ低くすることが可能とな
り、第２アーム６の低重心化により第２アーム６の安定
性を高めることができる。また、第２アーム６の上部空
間６ｃに挿通されたチューブ４６〜４９は、上記支持部
４１の開口４１ａを通過して手首部７の手首部材１０，
１１の中心軸（図示せず）に挿通される。尚、手首部材
１０，１１の中心軸は、夫々中空部材からなり、内部に
チューブ４６〜４９を挿通させるための空間が形成され
ている。

【００３６】そのため、チューブ４６〜４９は、第２ア
ーム６の上部空間６ｃ及び手首部材１０，１１の中心軸
（図示せず）に挿通された状態で塗装ガン８に接続され
る。よって、各チューブ４６〜４９は、塗装ガン８に接
続されるまで外部に露出されずに配設されている。ま
た、各チューブ４６〜４９の全長がアーム６の外側に装
架される場合よりも短くなるため、色替時にパージされ
る塗料を節約できると共に洗浄時間を短縮することがで
きる。

【００３７】これにより、各チューブ４６〜４９は、ア
ーム６の周囲に露出させずに塗装ガン８に接続されるた
め、例えばアーム６がワーク内部に進入させてワーク内
面を塗装する場合でも、各チューブ４６〜４９がワーク
に接触しないため、各チューブ４６〜４９が損傷するこ
とを防止できる。尚、上記実施例では、色替えバルブユ
ニット５２及び塗料ポンプ５３が第２アーム６の上部空
間６ｃに搭載された構成を一例として挙げたが、これに
限らず、第２アーム６の他の部分（例えばアーム先端側
の側部、あるいは下部等）に色替えバルブユニット５２
及び塗料ポンプ５３を取り付けるように構成することも
できる。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、塗装ガン
ヘ塗料を供給する塗料ポンプをアームに設けると共に、
アーム後部に塗料ポンプを駆動する塗料ポンプ駆動用モ
ータを設けたため、塗料ポンプ駆動用モータの慣性モー
メントを小さくできると共に、アームの前端側と後端側
の重量バランスが塗料ポンプ装着前と比べて大きく変化
せずアームの重心位置の移動が小さくて済み、これによ
り塗装動作を制御する際に動作精度のばらつきを低減で
きる。また、塗料ポンプ駆動用モータが色替バルブユニ
ットから離間位置に設けられ、塗料ポンプ駆動用モータ
からの熱により塗料が加熱されることを防止できるの
で、熱による塗料の劣化を防止して塗装品質を保証する
ことができる。

【００３９】さらに、アームに搭載した塗料ポンプ駆動
用モータとロボッ卜を駆動するモータとを同一種類のモ
ータとすることが出来るので、ロボット及び塗料ポン
プ、色替えバルブユニットを制御するコントローラの構
成を簡略化でき、コントローラ自体を小型化できる。ま
た、アームに搭載した塗料ポンプ駆動用モータを通常の
内圧防爆仕様のモータに変更できるので、コストを安価
に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる工業用ロボットの一実施例として
の塗装用ロボットの側面図である。

【図２】第２アームの内部構成を説明するための縦断面
図である。

【図３】本発明の要部を拡大して示す縦断面図である。

【図４】図２中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図５】図２中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

【符号の説明】

１塗装用ロボット３基台４旋回ベース５第１アーム６第２アーム６ａ仕切り板６ｂ下部空間６ｃ上部空間７手首部８塗装ガン１０，１１手首部材１４〜１６モータ１７伝達機構１８モータ取付部１９塗料ポンプ駆動用モータ２０モータ収納ケース２１〜２３減速機２９ａ〜２９ｈケーブル３３〜３５，６５駆動軸４１支持部４２アームカバー４４，４５側壁４６塗料用チューブ４７エアチューブ４８還流塗料用チューブ４９シンナ用チューブ５２色替えバルブユニット５３塗料ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーム先端の手首部に塗装ガンが装着さ
れ、該塗装ガンに塗料を供給する色替バルブユニットが
アームに設けられた塗装用ロボットにおいて、前記塗装ガンヘ塗料を供給する塗料ポンプを前記アーム
に設け、前記アームの後部に前記塗料ポンプを駆動する塗料ポン
プ駆動用モータを設けたことを特徴とする塗装用ロボッ
ト。