JPH11276980A - 塗装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌道生成方法 - Google Patents
塗装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌道生成方法Info
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- JPH11276980A JPH11276980A JP8524698A JP8524698A JPH11276980A JP H11276980 A JPH11276980 A JP H11276980A JP 8524698 A JP8524698 A JP 8524698A JP 8524698 A JP8524698 A JP 8524698A JP H11276980 A JPH11276980 A JP H11276980A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】「ぼかし塗り」の作業を、ロボットにより塗装
させ得るようにしたロボット軌道の生成方法を提供す
る。 【解決手段】塗装ロボットのアーム先端の手首部を、塗
装パスの始終端部において塗装方向に沿って揺動させる
とともに、この揺動速度を、直線部での塗装速度より速
くさせて「ぼかし塗り」を行う際の噴霧ノズル先端の軌
道を求める方法であって、まず始終端部における膜厚変
化を噴霧中心点ＳＣＰの位置関数として与え、膜厚と塗
装速度とが反比例するという条件を使用して、ＳＣＰで
の塗装速度をその位置に対する関数として求め、この速
度関数に基づき、速度が位置の微分であることを使用し
て、ＳＣＰの位置を時間に対する関数として求め、次に
このＳＣＰの位置に基づき、噴霧ノズル先端ＴＣＰの軌
道を求める方法である。
させ得るようにしたロボット軌道の生成方法を提供す
る。 【解決手段】塗装ロボットのアーム先端の手首部を、塗
装パスの始終端部において塗装方向に沿って揺動させる
とともに、この揺動速度を、直線部での塗装速度より速
くさせて「ぼかし塗り」を行う際の噴霧ノズル先端の軌
道を求める方法であって、まず始終端部における膜厚変
化を噴霧中心点ＳＣＰの位置関数として与え、膜厚と塗
装速度とが反比例するという条件を使用して、ＳＣＰで
の塗装速度をその位置に対する関数として求め、この速
度関数に基づき、速度が位置の微分であることを使用し
て、ＳＣＰの位置を時間に対する関数として求め、次に
このＳＣＰの位置に基づき、噴霧ノズル先端ＴＣＰの軌
道を求める方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗装ロボットにお
ける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌道生成方法に
関する。
ける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌道生成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種の量産品の製造工程において
ロボットが広く実用化されているが、船舶、橋梁などの
大型構造物においても、ロボットの実用化が図られてい
る。
ロボットが広く実用化されているが、船舶、橋梁などの
大型構造物においても、ロボットの実用化が図られてい
る。
【０００３】例えば、溶接作業の多くは、溶接ロボット
により行われているが、溶接に比べて、経済効果が充分
に発揮されない塗装作業においても、熟練を要する作業
者の確保等の問題から、やはりロボット化が望まれてい
る。
により行われているが、溶接に比べて、経済効果が充分
に発揮されない塗装作業においても、熟練を要する作業
者の確保等の問題から、やはりロボット化が望まれてい
る。
【０００４】従来、塗装ロボットにより塗装を行わせる
場合、ロボットアーム先端の手先部すなわち噴霧ノズが
所定の軌跡を描くように、ロボットの運転データが与え
られて制御が行われており、通常、噴霧ノズルの塗装速
度すなわち移動速度が一定となるように制御されてい
た。
場合、ロボットアーム先端の手先部すなわち噴霧ノズが
所定の軌跡を描くように、ロボットの運転データが与え
られて制御が行われており、通常、噴霧ノズルの塗装速
度すなわち移動速度が一定となるように制御されてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、塗装作業に
おいては、一定の塗装品質、すなわち塗料の垂れ落ち、
塗りむらの無い均一な塗装が要求される。特に、塗装面
がコーナ部であったり、また塗装面が重なるような作業
域同士の境界部を塗装する場合には、「ぼかし塗り」を
必要とするが、このような「ぼかし塗り」については、
適正な制御が行われておらず、実際には、手作業により
行われており、自動化が望まれている。
おいては、一定の塗装品質、すなわち塗料の垂れ落ち、
塗りむらの無い均一な塗装が要求される。特に、塗装面
がコーナ部であったり、また塗装面が重なるような作業
域同士の境界部を塗装する場合には、「ぼかし塗り」を
必要とするが、このような「ぼかし塗り」については、
適正な制御が行われておらず、実際には、手作業により
行われており、自動化が望まれている。
【０００６】そこで、本発明は、「ぼかし塗り」の作業
についても、ロボットにより塗装させ得るようにした塗
装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット
軌道生成方法を提供することを目的とする。
についても、ロボットにより塗装させ得るようにした塗
装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット
軌道生成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の塗装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法
は、塗装ロボットのアーム先端の手首部に設けられた噴
霧ノズルから塗料を塗装面に噴霧して塗装を行う際に、
塗装パスの中間部両側の始終端部において、手首部を塗
装方向に沿って揺動させるとともに、この揺動速度を、
中間部での塗装速度より、速くさせる方法である。
に、本発明の塗装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法
は、塗装ロボットのアーム先端の手首部に設けられた噴
霧ノズルから塗料を塗装面に噴霧して塗装を行う際に、
塗装パスの中間部両側の始終端部において、手首部を塗
装方向に沿って揺動させるとともに、この揺動速度を、
中間部での塗装速度より、速くさせる方法である。
【０００８】上記塗装膜厚の制御方法によると、ロボッ
トの手首部だけを、塗装パスの始終端部で揺動させるよ
うにしたので、ロボットアームを揺動させようとする場
合に比べて、衝撃力が殆ど発生しないため、支障なく、
「ぼかし塗り」をロボットにより行わせることができ
る。
トの手首部だけを、塗装パスの始終端部で揺動させるよ
うにしたので、ロボットアームを揺動させようとする場
合に比べて、衝撃力が殆ど発生しないため、支障なく、
「ぼかし塗り」をロボットにより行わせることができ
る。
【０００９】また、本発明の塗装ロボットにおけるロボ
ット軌道生成方法は、塗装ロボットのアーム先端の手首
部に設けられた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装パスの
中間部両側の始終端部において、手首部を塗装方向に沿
って揺動させるとともに、この揺動速度を、中間部での
塗装速度より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際の塗装
面における噴霧中心点の軌道を求める方法であって、ま
ず始終端部における膜厚変化を噴霧中心点の位置関数と
して与え、膜厚と塗装速度とが反比例するという条件を
使用して、噴霧中心点の移動速度をその位置に対する関
数として求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微
分であることを使用して、噴霧中心点の軌道を時間に対
する関数として求める方法である。
ット軌道生成方法は、塗装ロボットのアーム先端の手首
部に設けられた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装パスの
中間部両側の始終端部において、手首部を塗装方向に沿
って揺動させるとともに、この揺動速度を、中間部での
塗装速度より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際の塗装
面における噴霧中心点の軌道を求める方法であって、ま
ず始終端部における膜厚変化を噴霧中心点の位置関数と
して与え、膜厚と塗装速度とが反比例するという条件を
使用して、噴霧中心点の移動速度をその位置に対する関
数として求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微
分であることを使用して、噴霧中心点の軌道を時間に対
する関数として求める方法である。
【００１０】さらに、本発明の他の塗装ロボットにおけ
るロボット軌道生成方法は、塗装ロボットのアーム先端
の手首部に設けられた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装
パスの中間部両側の始終端部において、手首部を塗装方
向に沿って揺動させるとともに、この揺動速度を、中間
部での塗装速度より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際
の噴霧ノズル先端の軌道を求める方法であって、まず始
終端部における膜厚変化を噴霧中心点の位置関数として
与え、膜厚と塗装速度とが反比例するという条件を使用
して、噴霧中心点の移動速度をその位置に対する関数と
して求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微分で
あることを使用して、噴霧中心点の位置を時間に対する
関数として求め、次にこの噴霧中心点の位置に基づき、
噴霧ノズル先端の軌道を求める方法である。
るロボット軌道生成方法は、塗装ロボットのアーム先端
の手首部に設けられた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装
パスの中間部両側の始終端部において、手首部を塗装方
向に沿って揺動させるとともに、この揺動速度を、中間
部での塗装速度より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際
の噴霧ノズル先端の軌道を求める方法であって、まず始
終端部における膜厚変化を噴霧中心点の位置関数として
与え、膜厚と塗装速度とが反比例するという条件を使用
して、噴霧中心点の移動速度をその位置に対する関数と
して求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微分で
あることを使用して、噴霧中心点の位置を時間に対する
関数として求め、次にこの噴霧中心点の位置に基づき、
噴霧ノズル先端の軌道を求める方法である。
【００１１】上記各ロボット軌道の生成方法によると、
塗装膜厚変化を与えることにより、噴霧中心点における
軌道を求め、この軌道からノズル先端でのロボット軌道
を求めることができるため、塗装膜厚を自由に制御する
ことができる。
塗装膜厚変化を与えることにより、噴霧中心点における
軌道を求め、この軌道からノズル先端でのロボット軌道
を求めることができるため、塗装膜厚を自由に制御する
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の塗装
ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌
道生成方法を、図１〜図９に基づき説明する。
ロボットにおける塗装膜厚の制御方法およびロボット軌
道生成方法を、図１〜図９に基づき説明する。
【００１３】本実施の形態における塗装ロボットとして
は、多関節型のものが使用されるとともに、その塗装対
象物は船殻ブロックであり、水平方向および鉛直方向の
部材により組み立てられたもので、箱型形状にされてい
る。
は、多関節型のものが使用されるとともに、その塗装対
象物は船殻ブロックであり、水平方向および鉛直方向の
部材により組み立てられたもので、箱型形状にされてい
る。
【００１４】例えば、図１に示すように、この船殻ブロ
ック（ワークともいう）１は、船体外板２の内面に補剛
部材として、ビーム材３が取り付けられるとともに、船
体外板２に直交するように隔壁材４などが取り付けられ
たものであり、この船殻ブロック１の表面を、特に異な
る塗装域同士の境界部を、塗装ロボット（以下、ロボッ
トという）により塗装する場合について説明する。
ック（ワークともいう）１は、船体外板２の内面に補剛
部材として、ビーム材３が取り付けられるとともに、船
体外板２に直交するように隔壁材４などが取り付けられ
たものであり、この船殻ブロック１の表面を、特に異な
る塗装域同士の境界部を、塗装ロボット（以下、ロボッ
トという）により塗装する場合について説明する。
【００１５】まず、手首部に噴霧ノズルを有する塗装ガ
ンが取り付けられたロボットの軌道すなわち運転データ
が運転データ生成システム（コンピュータシステム）に
て求められることになるが、図２の矢印Ｄにて示すよう
に、塗装面の境界部分すなわち塗装パスにおける始終端
部での塗装膜厚が徐々に薄くなるような「ぼかし塗り」
の運転データが生成される。この「ぼかし塗り」は、塗
膜と塗膜とを、段差が生じないように繋ぐときに必要と
される施工方法である。
ンが取り付けられたロボットの軌道すなわち運転データ
が運転データ生成システム（コンピュータシステム）に
て求められることになるが、図２の矢印Ｄにて示すよう
に、塗装面の境界部分すなわち塗装パスにおける始終端
部での塗装膜厚が徐々に薄くなるような「ぼかし塗り」
の運転データが生成される。この「ぼかし塗り」は、塗
膜と塗膜とを、段差が生じないように繋ぐときに必要と
される施工方法である。
【００１６】一般に、この「ぼかし塗り」を行う場合、
作業者は、手首の動的な振りなどを利用して行ってい
る。この「ぼかし塗り」を、ロボットに行わせる場合、
塗装膜厚と塗装速度とが反比例するため、塗装速度を動
的に変化させればよい。しかし、ロボットアームにこの
ような速度変化を行わせようとすると、ロボットアーム
の慣性によって大きな衝撃力が発生する。
作業者は、手首の動的な振りなどを利用して行ってい
る。この「ぼかし塗り」を、ロボットに行わせる場合、
塗装膜厚と塗装速度とが反比例するため、塗装速度を動
的に変化させればよい。しかし、ロボットアームにこの
ような速度変化を行わせようとすると、ロボットアーム
の慣性によって大きな衝撃力が発生する。
【００１７】そこで、慣性の小さい手首部の振り動作
（揺動動作）だけによって、塗装面における噴霧中心点
［以下、ＳＣＰ（スプレーセンターポイント）という］
での速度変化を得るのがよいと考える。
（揺動動作）だけによって、塗装面における噴霧中心点
［以下、ＳＣＰ（スプレーセンターポイント）という］
での速度変化を得るのがよいと考える。
【００１８】すなわち、ロボットにより「ぼかし塗り」
を行わせるために、図３に示すような塗装パスにおける
始端部および終端部での手首振り軌道を、定常移動によ
り塗装が行われる直線部（中間部）における直線軌道の
前後に付加すれば良い。
を行わせるために、図３に示すような塗装パスにおける
始端部および終端部での手首振り軌道を、定常移動によ
り塗装が行われる直線部（中間部）における直線軌道の
前後に付加すれば良い。
【００１９】以下、塗装パスの始終端部にて、「ぼかし
塗り」を行わせるための制御方法および手首振り軌道
（ロボット軌道）の生成方法について説明する。まず、
手首振り動作によって始終端部での膜厚変化を行わせよ
うとすると、ノズル位置を示すツール先端位置［以下、
ＴＣＰ（ツールセンターポイント）という］軌道での速
度変化を指定する必要がある。
塗り」を行わせるための制御方法および手首振り軌道
（ロボット軌道）の生成方法について説明する。まず、
手首振り動作によって始終端部での膜厚変化を行わせよ
うとすると、ノズル位置を示すツール先端位置［以下、
ＴＣＰ（ツールセンターポイント）という］軌道での速
度変化を指定する必要がある。
【００２０】このための方法としては、手首振り部での
ＴＣＰ軌道速度を一次式の形で変化させることが考えら
れる。すなわち、始終端部におけるスタート・エンド手
首振り動作を、ＴＣＰ加速度ａと手首振り角θmおよび
定常塗装が行われる直線部塗装速度ｖsにより指定し、
手首振り部でのＴＣＰ速度を下記（１）式のように設定
する。なお、（１）式中、ｖgは手首先端の外端位置で
の速度、ｖhは手首先端の直線部に移る境界位置での速
度（直線部塗装速度に一致する）を示し、これらの値
は、ＳＣＰ速度Ｖ（ｔ）の連続条件より、動作パラメー
タである加速度ａ、振り角θmおよびｖsから下記（２）
式のように求められる。以下、式中でのｔはそれぞれの
手首振り区間での時間を示し、添え字１および２は、始
端部（スタート）および終端部（エンド）における場合
を示す。また、ｒwは手首の長さを示し、ｌsは塗装距離
を示し、Ｌsは手首中心からＳＣＰ軌道までの距離を示
す。
ＴＣＰ軌道速度を一次式の形で変化させることが考えら
れる。すなわち、始終端部におけるスタート・エンド手
首振り動作を、ＴＣＰ加速度ａと手首振り角θmおよび
定常塗装が行われる直線部塗装速度ｖsにより指定し、
手首振り部でのＴＣＰ速度を下記（１）式のように設定
する。なお、（１）式中、ｖgは手首先端の外端位置で
の速度、ｖhは手首先端の直線部に移る境界位置での速
度（直線部塗装速度に一致する）を示し、これらの値
は、ＳＣＰ速度Ｖ（ｔ）の連続条件より、動作パラメー
タである加速度ａ、振り角θmおよびｖsから下記（２）
式のように求められる。以下、式中でのｔはそれぞれの
手首振り区間での時間を示し、添え字１および２は、始
端部（スタート）および終端部（エンド）における場合
を示す。また、ｒwは手首の長さを示し、ｌsは塗装距離
を示し、Ｌsは手首中心からＳＣＰ軌道までの距離を示
す。
【００２１】
【数１】
【００２２】上記（１）式を膜厚制御に関する基礎式と
し、図３に示すような幾何的関係からＳＣＰの位置Ｘ
（ｔ）および速度Ｖ（ｔ）が求められる。すなわち、始
終端部における速度Ｖ（ｔ）は下記（３）式で表わされ
る。
し、図３に示すような幾何的関係からＳＣＰの位置Ｘ
（ｔ）および速度Ｖ（ｔ）が求められる。すなわち、始
終端部における速度Ｖ（ｔ）は下記（３）式で表わされ
る。
【００２３】
【数２】
【００２４】次に、塗装膜厚は塗装速度に反比例するた
め、標準施工条件（標準的なスプレー姿勢すなわち垂直
スプレー姿勢、ノズルチップに応じた標準的なスプレー
距離および標準的な塗装速度）に相当する膜厚Ｕ0（ス
プレーパターン幅中央での膜厚）を基にして、下記
（４）式（詳細は、後で説明する）に示す膜厚基準式か
ら下記（５）式が得られる。
め、標準施工条件（標準的なスプレー姿勢すなわち垂直
スプレー姿勢、ノズルチップに応じた標準的なスプレー
距離および標準的な塗装速度）に相当する膜厚Ｕ0（ス
プレーパターン幅中央での膜厚）を基にして、下記
（４）式（詳細は、後で説明する）に示す膜厚基準式か
ら下記（５）式が得られる。
【００２５】
【数３】
【００２６】Ｕ＝Ｕ0／ｋv（ｔ） （５） ここでｋvは標準施工条件に対する塗装速度の比であ
り、手首振り動作内では刻々と変化する。また、上記
（４）式において、手首振りに伴ってｋ1（後で説明す
る）は変化するが塗着量は変わらないため、幅方向の重
ね塗りにおいては、膜厚に影響しないものと考えられ
る。したがって、上記（５）式では、速度の影響だけを
考慮している。
り、手首振り動作内では刻々と変化する。また、上記
（４）式において、手首振りに伴ってｋ1（後で説明す
る）は変化するが塗着量は変わらないため、幅方向の重
ね塗りにおいては、膜厚に影響しないものと考えられ
る。したがって、上記（５）式では、速度の影響だけを
考慮している。
【００２７】ここで、上記（４）式について説明する
と、この式は、二次関数で表わされた基準膜厚分布式
に、スプレー距離および塗装速度の影響を組み込んだも
のである。
と、この式は、二次関数で表わされた基準膜厚分布式
に、スプレー距離および塗装速度の影響を組み込んだも
のである。
【００２８】すなわち、スプレー距離はノズルによって
標準的な推奨値があるが、鋼構造塗装ではワークとの干
渉回避などのために、スプレー距離をある程度変化させ
る必要がある。このため、スプレー距離によるパターン
幅と膜厚分布への影響を基準膜厚分布式に組み込む必要
がある。
標準的な推奨値があるが、鋼構造塗装ではワークとの干
渉回避などのために、スプレー距離をある程度変化させ
る必要がある。このため、スプレー距離によるパターン
幅と膜厚分布への影響を基準膜厚分布式に組み込む必要
がある。
【００２９】組込みの基本原理は、図４に示すように、
スプレー距離ｌsとパターン幅ｗsとが比例し、粒子がパ
ターン幅に比例して分散すること、および塗布量が変化
しないことに基づく。すなわち、膜厚はスプレー距離に
反比例するが、パターン幅はスプレー距離に比例するこ
とになる。
スプレー距離ｌsとパターン幅ｗsとが比例し、粒子がパ
ターン幅に比例して分散すること、および塗布量が変化
しないことに基づく。すなわち、膜厚はスプレー距離に
反比例するが、パターン幅はスプレー距離に比例するこ
とになる。
【００３０】ところで、塗装速度が大きい場合には、塗
布面への塗着効率が落ちると考えられるが、膜厚は塗布
量に比例する、すなわち塗装速度に反比例すると考えて
よい。
布面への塗着効率が落ちると考えられるが、膜厚は塗布
量に比例する、すなわち塗装速度に反比例すると考えて
よい。
【００３１】以上の原理に基づき、下記（６）式に示す
基準膜厚分布式に、スプレー距離と塗装速度との影響を
組み込むと、（４）式に示すような膜厚基準式が得られ
る。なお、（４）式中、ｋlおよびｋvは、標準スプレー
距離に対するスプレー距離の比である距離係数、および
標準速度に対する塗装速度の比である速度係数をそれぞ
れ示す。
基準膜厚分布式に、スプレー距離と塗装速度との影響を
組み込むと、（４）式に示すような膜厚基準式が得られ
る。なお、（４）式中、ｋlおよびｋvは、標準スプレー
距離に対するスプレー距離の比である距離係数、および
標準速度に対する塗装速度の比である速度係数をそれぞ
れ示す。
【００３２】
【数４】
【００３３】以上がＴＣＰ速度の指定による始終端部で
の膜厚制御の原理と基本式の説明である。ここで、上記
方法による始終端部での膜厚制御実験を、鋼構造用に開
発した塗装ロボットを用いて行った結果について説明す
る。
の膜厚制御の原理と基本式の説明である。ここで、上記
方法による始終端部での膜厚制御実験を、鋼構造用に開
発した塗装ロボットを用いて行った結果について説明す
る。
【００３４】実験方法は、施工パラメータを変化させ
て、図５に示すようにテストピースに塗布し、パターン
幅中央での膜厚を離散的に測定した。この時の塗装条件
・施工条件は、下記［表１］および［表２］に示す通り
である。また、手首振り半径は、ロボットの手首設計値
より３００ｍｍとする。なお、手首振り部ではスプレー
距離が変化するので始終端部でのスプレーパターンは広
がるが、幅方向の重ね塗りにより、膜厚への影響は相殺
される。
て、図５に示すようにテストピースに塗布し、パターン
幅中央での膜厚を離散的に測定した。この時の塗装条件
・施工条件は、下記［表１］および［表２］に示す通り
である。また、手首振り半径は、ロボットの手首設計値
より３００ｍｍとする。なお、手首振り部ではスプレー
距離が変化するので始終端部でのスプレーパターンは広
がるが、幅方向の重ね塗りにより、膜厚への影響は相殺
される。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】図６にＴＣＰおよびＳＣＰの各速度変化
を、図７（ａ）〜（ｃ）に膜厚変化のシミュレーション
結果（実線にて示す）と実測値（丸、三角、菱形の各点
にて示す）との対比を示す。
を、図７（ａ）〜（ｃ）に膜厚変化のシミュレーション
結果（実線にて示す）と実測値（丸、三角、菱形の各点
にて示す）との対比を示す。
【００３８】図６に示すように、手首振り動作からアー
ム動作への移り変わり点におけるＴＣＰ速度の不連続に
も拘わらず、ＳＣＰ速度は連続となり、また図７に示す
実測結果から、始終端部での膜厚制御が可能であること
が分かる。また、ＴＣＰ加速度をパラメータとして見た
場合でも、実測値とシミュレーションとはよく一致して
おり、膜厚制御シミュレーションが有用であることが分
かる。
ム動作への移り変わり点におけるＴＣＰ速度の不連続に
も拘わらず、ＳＣＰ速度は連続となり、また図７に示す
実測結果から、始終端部での膜厚制御が可能であること
が分かる。また、ＴＣＰ加速度をパラメータとして見た
場合でも、実測値とシミュレーションとはよく一致して
おり、膜厚制御シミュレーションが有用であることが分
かる。
【００３９】ところで、上述したＴＣＰ加減速による制
御は、結果的に膜厚変化を得る方法であり、一次式によ
る加減速の制御では、図７に示すように、富士山型の膜
厚勾配曲線を描くことになる。
御は、結果的に膜厚変化を得る方法であり、一次式によ
る加減速の制御では、図７に示すように、富士山型の膜
厚勾配曲線を描くことになる。
【００４０】そこで、さらに一般化して、始終端部での
膜厚変化を直接的に指示し、それを実現するＴＣＰ軌道
を求める手順を以下に示す。 （イ）始終端部での膜厚変化の指定 まず、膜厚変化とそのパラメータを指定する。膜厚変化
としては、例えば直線変化（一次式）などが考えられ
る。これに対するパラメータとして、図８に示すよう
に、直線部の塗装速度Ｖs，膜厚比ν（Ｕg／Ｕh），ス
タート・エンドでのパターン距離Ｘm，およびスプレー
タイミングＴsを指定する。ここでＵhは塗装速度Ｖsに
相当する膜厚で、パターン幅中央の膜厚で代表される。
一次式の膜厚変化は下記（７）式に示す位置関数として
表わされる。なお、（７）式中、Ｋは、（Ｕh−Ｕg）／
Ｘmを示す。
膜厚変化を直接的に指示し、それを実現するＴＣＰ軌道
を求める手順を以下に示す。 （イ）始終端部での膜厚変化の指定 まず、膜厚変化とそのパラメータを指定する。膜厚変化
としては、例えば直線変化（一次式）などが考えられ
る。これに対するパラメータとして、図８に示すよう
に、直線部の塗装速度Ｖs，膜厚比ν（Ｕg／Ｕh），ス
タート・エンドでのパターン距離Ｘm，およびスプレー
タイミングＴsを指定する。ここでＵhは塗装速度Ｖsに
相当する膜厚で、パターン幅中央の膜厚で代表される。
一次式の膜厚変化は下記（７）式に示す位置関数として
表わされる。なお、（７）式中、Ｋは、（Ｕh−Ｕg）／
Ｘmを示す。
【００４１】
【数５】
【００４２】（ロ）ＳＣＰ軌道について 上記（７）式で示した膜厚Ｕ（Ｘ）は、塗装速度Ｖ
（Ｘ）に反比例するため、始終端部でのＳＣＰ速度は、
下記（８）式に示す位置関数にて表わされる。
（Ｘ）に反比例するため、始終端部でのＳＣＰ速度は、
下記（８）式に示す位置関数にて表わされる。
【００４３】
【数６】
【００４４】ここで、ＳＣＰの位置と速度とには、時間
に対して、下記（９）式に示すような関係がある。 ｄＸ／ｄｔ＝Ｖ（Ｘ） （９） したがって、ＳＣＰ位置は、この微分方程式を解くこと
によって時間関数として得られる。例えば、一次式の膜
厚変化では、下記（１０）式に示すように、ＳＣＰの位
置が時間の関数として求められる。
に対して、下記（９）式に示すような関係がある。 ｄＸ／ｄｔ＝Ｖ（Ｘ） （９） したがって、ＳＣＰ位置は、この微分方程式を解くこと
によって時間関数として得られる。例えば、一次式の膜
厚変化では、下記（１０）式に示すように、ＳＣＰの位
置が時間の関数として求められる。
【００４５】
【数７】
【００４６】なお、代数的あるいは数値解法により、Ｓ
ＣＰの位置は任意の膜厚変化に対して求めることが可能
である。 （ハ）ＴＣＰ軌道について 最後にロボットの軌道制御対象であるＴＣＰ軌道（ノズ
ル先端位置のロボット軌道）を求め、このＴＣＰ軌道に
よりＳＣＰ軌道（噴霧中心点の軌道）が生成されて、膜
厚プロフィールが得られる。すなわち、膜厚を指定した
場合の始終端部におけるＴＣＰ軌道は、図８を参照する
ことにより、下記（１１）式にて表わされる。
ＣＰの位置は任意の膜厚変化に対して求めることが可能
である。 （ハ）ＴＣＰ軌道について 最後にロボットの軌道制御対象であるＴＣＰ軌道（ノズ
ル先端位置のロボット軌道）を求め、このＴＣＰ軌道に
よりＳＣＰ軌道（噴霧中心点の軌道）が生成されて、膜
厚プロフィールが得られる。すなわち、膜厚を指定した
場合の始終端部におけるＴＣＰ軌道は、図８を参照する
ことにより、下記（１１）式にて表わされる。
【００４７】
【数８】
【００４８】なお、（イ）項で指定したスプレータイミ
ングは、図８に示すように塗膜の範囲を限定する働きを
持つ。上記ＴＣＰ軌道を求める手順をまとめると、以下
のようになる。
ングは、図８に示すように塗膜の範囲を限定する働きを
持つ。上記ＴＣＰ軌道を求める手順をまとめると、以下
のようになる。
【００４９】まず始終端部における膜厚変化をＳＣＰ
（噴霧中心点）の位置関数として与え、次に膜厚と塗装
速度とが反比例するという条件を使用して、ＳＣＰにお
ける塗装速度（移動速度）をその位置に対する関数とし
て求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微分であ
ることを使用して、ＳＣＰの位置を時間に対する関数と
して求め、次にこのＳＣＰの位置に基づき、ＴＣＰ（噴
霧ノズル先端）の軌道を求める。
（噴霧中心点）の位置関数として与え、次に膜厚と塗装
速度とが反比例するという条件を使用して、ＳＣＰにお
ける塗装速度（移動速度）をその位置に対する関数とし
て求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微分であ
ることを使用して、ＳＣＰの位置を時間に対する関数と
して求め、次にこのＳＣＰの位置に基づき、ＴＣＰ（噴
霧ノズル先端）の軌道を求める。
【００５０】ここで、膜厚形状指定による膜厚制御のシ
ミュレーションを行った結果について説明する。条件は
ＴＣＰ加減速制御による膜厚制御実験と同様である。シ
ミュレーションは、（１０）式および（１１）式で与ら
れるＴＣＰ軌道を出発点とし、（１）〜（６）式を説明
した箇所にて展開した手順により行った。始終端区間距
離Ｘmをパラメータとしてシミュレーションの結果得ら
れた膜厚形状を図９に示す。この図９から、良好なシミ
ュレーション結果が得られているのがよく分かる。
ミュレーションを行った結果について説明する。条件は
ＴＣＰ加減速制御による膜厚制御実験と同様である。シ
ミュレーションは、（１０）式および（１１）式で与ら
れるＴＣＰ軌道を出発点とし、（１）〜（６）式を説明
した箇所にて展開した手順により行った。始終端区間距
離Ｘmをパラメータとしてシミュレーションの結果得ら
れた膜厚形状を図９に示す。この図９から、良好なシミ
ュレーション結果が得られているのがよく分かる。
【００５１】上述したＴＣＰ加減速制御における実測値
とシミュレーションとの一致、および図９のシミュレー
ション結果が示すように、パラメータによって膜厚形状
を自由に制御することができる。
とシミュレーションとの一致、および図９のシミュレー
ション結果が示すように、パラメータによって膜厚形状
を自由に制御することができる。
【００５２】上記した塗装膜厚の制御方法によると、ロ
ボットの手首部だけを、塗装パスの始終端部で揺動させ
るようにしたので、ロボットアームを揺動させようとす
る場合に比べて、衝撃力が殆ど発生しないため、支障な
く、「ぼかし塗り」をロボットにより行わせることがで
きる。
ボットの手首部だけを、塗装パスの始終端部で揺動させ
るようにしたので、ロボットアームを揺動させようとす
る場合に比べて、衝撃力が殆ど発生しないため、支障な
く、「ぼかし塗り」をロボットにより行わせることがで
きる。
【００５３】また、上述したロボット軌道の生成方法に
よると、塗装膜厚変化を与えることにより、ＳＣＰの軌
道を求め、この軌道からＴＣＰでのロボット軌道を求め
ることができるため、塗装膜厚を自由に制御し得る。
よると、塗装膜厚変化を与えることにより、ＳＣＰの軌
道を求め、この軌道からＴＣＰでのロボット軌道を求め
ることができるため、塗装膜厚を自由に制御し得る。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明の塗装膜厚の制御方
法によると、ロボットの手首部だけを、塗装パスの始終
端部で揺動させるようにしたので、ロボットアームを揺
動させようとする場合に比べて、衝撃力が殆ど発生しな
いため、支障なく、「ぼかし塗り」をロボットにより行
わせることができる。
法によると、ロボットの手首部だけを、塗装パスの始終
端部で揺動させるようにしたので、ロボットアームを揺
動させようとする場合に比べて、衝撃力が殆ど発生しな
いため、支障なく、「ぼかし塗り」をロボットにより行
わせることができる。
【００５５】また、本発明のロボット軌道生成方法によ
ると、塗装膜厚変化を与えることにより、噴霧中心点に
おける軌道を求め、この軌道からノズル先端でのロボッ
ト軌道を求めることができ、したがって塗装膜厚を自由
に制御することができる。
ると、塗装膜厚変化を与えることにより、噴霧中心点に
おける軌道を求め、この軌道からノズル先端でのロボッ
ト軌道を求めることができ、したがって塗装膜厚を自由
に制御することができる。
【図１】本発明の実施の形態における塗装対象物の要部
鳥瞰図である。
鳥瞰図である。
【図２】同実施の形態における塗装域の重なり状態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】同実施の形態における塗装パラメータの関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】同実施の形態におけるスプレー距離とスプレー
幅との関係を説明する平面図である。
幅との関係を説明する平面図である。
【図５】同実施の形態における膜厚制御実験を説明する
図である。
図である。
【図６】同実施の形態におけるＴＣＰおよびＳＣＰでの
速度変化を示すグラフである。
速度変化を示すグラフである。
【図７】同実施の形態における膜厚変化を示すグラフで
ある。
ある。
【図８】同実施の形態の軌道生成方法による膜厚プロフ
ィールを示すグラフである。
ィールを示すグラフである。
【図９】同実施の形態における膜厚制御方法による膜厚
のシミュレーション結果を示すグラフである。
のシミュレーション結果を示すグラフである。
１ 船殻ブロック ２ 船体外板 ３ ビーム材 ４ 隔壁材
Claims (3)
- 【請求項１】塗装ロボットのアーム先端の手首部に設け
られた噴霧ノズルから塗料を塗装面に噴霧して塗装を行
う際に、塗装パスの中間部両側の始終端部において、手
首部を塗装方向に沿って揺動させるとともに、この揺動
速度を、中間部での塗装速度より、速くさせることを特
徴とする塗装ロボットにおける塗装膜厚の制御方法。 - 【請求項２】塗装ロボットのアーム先端の手首部に設け
られた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装パスの中間部両
側の始終端部において、手首部を塗装方向に沿って揺動
させるとともに、この揺動速度を、中間部での塗装速度
より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際の塗装面におけ
る噴霧中心点の軌道を求める方法であって、まず始終端
部における膜厚変化を噴霧中心点の位置関数として与
え、膜厚と塗装速度とが反比例するという条件を使用し
て、噴霧中心点の移動速度をその位置に対する関数とし
て求め、この速度関数に基づき、速度が位置の微分であ
ることを使用して、噴霧中心点の軌道を時間に対する関
数として求めることを特徴とする塗装ロボットにおける
ロボット軌道生成方法。 - 【請求項３】塗装ロボットのアーム先端の手首部に設け
られた噴霧ノズルにより塗装を行う塗装パスの中間部両
側の始終端部において、手首部を塗装方向に沿って揺動
させるとともに、この揺動速度を、中間部での塗装速度
より速くさせて「ぼかし塗り」を行う際の噴霧ノズル先
端の軌道を求める方法であって、まず始終端部における
膜厚変化を噴霧中心点の位置関数として与え、膜厚と塗
装速度とが反比例するという条件を使用して、噴霧中心
点の移動速度をその位置に対する関数として求め、この
速度関数に基づき、速度が位置の微分であることを使用
して、噴霧中心点の位置を時間に対する関数として求
め、次にこの噴霧中心点の位置に基づき、噴霧ノズル先
端の軌道を求めることを特徴とする塗装ロボットにおけ
るロボット軌道生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08524698A JP3827439B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 塗装ロボットにおけるロボット軌道生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08524698A JP3827439B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 塗装ロボットにおけるロボット軌道生成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11276980A true JPH11276980A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3827439B2 JP3827439B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=13853223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08524698A Expired - Lifetime JP3827439B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 塗装ロボットにおけるロボット軌道生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3827439B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519524A (ja) * | 2004-02-02 | 2007-07-19 | ジョン・スティーヴン・モートン | 大表面に対して費用効果の高い自動下処理及び塗装方法 |
| KR100812725B1 (ko) | 2006-10-23 | 2008-03-12 | 삼성중공업 주식회사 | 도장로봇의 위치 각도 제어 방법 |
| JP2018030099A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | 株式会社アピロス | スプレー噴霧方法、スプレー製膜方法、及びスプレー製膜装置 |
| CN113305852A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-08-27 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 一种焊接机器人的新型摆焊轨迹规划方法 |
| CN114618704A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-14 | 深圳远荣智能制造股份有限公司 | 一种3d视觉引导机器人免编程的喷涂方法及其系统 |
| CN115971009A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-18 | 福建省万物智联科技有限公司 | 一种制鞋方法及制鞋设备 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08524698A patent/JP3827439B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519524A (ja) * | 2004-02-02 | 2007-07-19 | ジョン・スティーヴン・モートン | 大表面に対して費用効果の高い自動下処理及び塗装方法 |
| KR100812725B1 (ko) | 2006-10-23 | 2008-03-12 | 삼성중공업 주식회사 | 도장로봇의 위치 각도 제어 방법 |
| JP2018030099A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | 株式会社アピロス | スプレー噴霧方法、スプレー製膜方法、及びスプレー製膜装置 |
| CN113305852A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-08-27 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 一种焊接机器人的新型摆焊轨迹规划方法 |
| CN113305852B (zh) * | 2021-07-12 | 2023-08-25 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法 |
| CN114618704A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-14 | 深圳远荣智能制造股份有限公司 | 一种3d视觉引导机器人免编程的喷涂方法及其系统 |
| CN114618704B (zh) * | 2022-02-23 | 2023-06-20 | 深圳远荣智能制造股份有限公司 | 一种3d视觉引导机器人免编程的喷涂方法及其系统 |
| CN115971009A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-18 | 福建省万物智联科技有限公司 | 一种制鞋方法及制鞋设备 |
| CN115971009B (zh) * | 2022-12-28 | 2023-09-05 | 福建省万物智联科技有限公司 | 一种制鞋方法及制鞋设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3827439B2 (ja) | 2006-09-27 |
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