JPS59183868A - 車体塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に開示されているような車体塗装方法に関する。

これまで生産プラントにおける車体塗装は、手動又は機
械的往復装置作動の、低効率の従来型空気スプレーガン
の使用から、塗料転移効率がかなり向上した静電空気ス
プレーガン及び静電回転噴霧装置の使用に至るまで発展
してきたが、現在使用されている静電塗装装置及び方法
では塗装中、車体を高速コンベアに乗せて、複数個の予
設置されたやつ力・いな大型回転噴霧装置、又は複数個
の空気スフブレーカン付ロボットを収容する、長い塗料
吹付室に通さなければならない点で問題がある。

車体がロボット空気スプレーガンを用いる塗料吹付室を
通過する際の塗料転移率は約３０％であり、車体の約３
５％しか塗装できないことが判っている。これは、車体
と空気ガンとの相対移動と共に、多くの要因によるもの
であり、単に吹付に高圧空気を使用したことに起因する
ものではない。車体全体を完全に塗装できる様に車体を
静止保持しても、ロボット空気スプレーガン方式の転移
率は約４０％程度であることが判っている。その結果、
生産ラインに沿って、追加の吹付場を設けて、残沙の６
５％を補修塗装する必要がある。

予設置回転噴霧装置を用いる塗装方式では、塗料吹付室
通過時の塗料転移率を約８０％まで高めると共に、車体
の約６５％を塗装できるが、この型の塗装システムも車
体を完全に塗装するには、追加の吹付場を要する点で、
完全に満足の行くものではない。

その結果、塗料転移率が高いはかりでなく、車体の完全
塗装に要する追加吹付場を排除した、新規かつ改良され
た塗装装置及び方法が求められてきた。

この要求は、本発明によって満たされる。

本発明による方法を用いることによシ、夫々少くとも５
度の自由度を有すると共に、小型軽量の回転ベル形噴霧
装置を担持して、標準塗装速度の何分の１かの速度で移
動させる２個以上のプログラム制御ロボットを有するロ
ボット装置で、静電塗料転移率を８０％台に高めると共
に、車体を完全塗装できる。

本発明の方法の好適実施例では、車体を静止保持すると
共に、ベルに供給される液体塗料を機械的に霧化させる
速度で、噴霧装置のベルを回転させて塗装する。また、
液体塗料の噴霧中、噴霧装置と車体との間に静電界を形
成することによシ、霧化した塗料粒子を円錐状に車体に
吹付けると共に、車体の表面輪郭をたどる経路に沿って
異なる位置に移動する際の、ベルの高速回転で発生する
ジャイロスコープ効果により、塗料粒子の円錐パターン
が損われない様に、５個の軸線の周シを移動する噴霧装
置の速度を制御する。

液体塗料を機械的に霧化させる小型高速回転ベル形噴霧
装置は、車体内外の凹凸面に沿って所定間隔を保ちつつ
、好適には０．４３メ一トル／秒（１，４フイ一ト／秒
）未満の低速で容易に移動する。

支持ヘッドは好適にはプログラム制御されている。

次に添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図に示す様に、ロボット塗装装置１０は
、塗装モジュール１０を有し、このモジュール１０は入
口端１４と出口端１６とを有すると共に、動力駆動され
るコンベヤチェイン２４に連結された車輪付キャリヤ２
２で車体２０を搬送する軌道１８を有す乙。モジュール
１２は側方に離間された側壁１３．１３′　及び屋根（
図示せず）を有する吹付室の役目をしておシ、好適には
、静止位置において、モジュール１２内の４台の塗装ロ
ボット２６．２８．３０及び３２で車体２０を塗装でき
る完全密封室を形成する様に、出入口端１４．１６をド
ア（図示せず）で自動閉鎖できる様にしである。

上記の様な塗装モジュール１２を用いる利点は、他の車
体への過剰噴射が防止できる点にアシ、従って、煙霧及
び霧化塗料の浮遊粒子をなくすには、空気速度を低くす
る方が適している。各塗装ロボット２０から３２は同一
構造であわ、モジュール内のロボットの部分は、塗装作
業時に安全操業できる様な耐爆構造（ｅｘｐｌｏｓｉｏ
ｎ−ｐｒｏｏｆ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　）になっている
。

よＩ）％定的には、第２図に示す様に、各ロボット２６
から３２は基部３４、−次アーム３６、二次アーム３８
、及びこの場合は噴霧装置４４を支持する支持ヘット４
２で終端するりスト４０を含む。玉軸線型流体圧作動ユ
ニットであり、自動車車体２０に対して自在処理を施す
、プログラム制御運動に適している。プログラム制御は
、ロボット制御ユニット（不図示）を用いることにより
なされ、このユニットは基部３４、−次アーム３６、二
次アーム３８及びリスト４０と連動する流体圧駆動手段
（図示せず）を選択的に作動させることによシ、噴霧装
置４４が５個の制御軸線を中心として規定通りの運動を
行える様にした、組込みマイクロコンピュータを含み、
かつモジュール１２の外部に設けられている。

詳細には、基部３４は、第１軸線４６を中心として、回
転経路４８を制御回転する様に支持されておシ、−次ア
ーム３６は、第２軸線５０となる枢着部を中心としてわ
ん曲経路５２を可動である。二次アーム３８は、−次ア
ーム３６の上端に枢支され、第３軸線５４となる枢着部
を中心として、経路５６を移動する。リスト４０は、二
次アーム３８の自由端に支持されると共に支持ヘッド４
２を担持しておシ、第４軸線５８を中心として、わん曲
経路６０を、二次アーム３８と相対的に移動すると共に
、二次アーム３８の長手方向軸線６１である第５軸線を
中心として、回転経路６２を回転する。

各ロボット２６から３２は、種々の電気゛入力信号を受
信し、予めプログラム編成された動作シーケンスに応じ
たロボットの作動を開始する出力信号を発する、コンピ
ュータを基とする監視制御器６４によって制御される。

制御器６４はトリップ時に、車体２０が、ロボット２６
から３２に対してモジュール内の所定位置に到達したこ
とを示す、リミットスイッチ６６に接続され、さらにコ
ンヘヤチェーン２４を駆動する電動モータ６８への給電
も制御する。

多軸線を中心としてプログラム編成された通シに制御移
動するロボットとしては、モデルＯＭ　　５０００　　
（グライコ　ロボティックス社（Ｇｒａｙｃｏ　Ｒｏｂ
ｏｔｉｃｓ　Ｉｎｃ、　）　　（米国ミシガン州４８１
５０リボンア、ウェストモア通シ１２８９８）製）、及
びモデルＨＰＲ−１（日立製作新製）が市販されている
。

噴霧装置４４は、ブラケット７０によって、リスト４０
の支持ヘッド４２に連結されており、高圧発生器７２、
及び最高３０，０００　ｒｐｍで回転する高速ベル７４
から成る本体部を有している。空気タービン駆動装置７
８には、圧縮空気源７６が結合されておシ、装置４４本
体部の長手方向軸線８ｏを中心としてベル７４が回転で
きる様にしている。ベル７４の高速回転中、液体塗料は
、約３５０ｃＪ／分の流速で、塗料タンク８２からベル
７４に送出され、ベルの回転で機械的に霧化される。ベ
ルは高圧発生器７２によって、通常２４ボルトに保たれ
た電源に接続されておシ、発生器７２は、この電源電圧
をアースされた車体への霧化塗料粒子の静電転送に要す
る７２乃至１００．０００ボルトまで上げる。ベル７４
と車体２０との間に形成される静電界は、所望の静電電
着を達成するに充分な強さを有していなければならない
。静電界は、霧化塗料の帯電粒子を、噴霧装置４４に設
けられた従□来の空気成形ポート（図示せず）によって
直径を変え得る円錐パターン８４にする役目をする。

上記の型の噴霧装置４４は、インチラッド社（Ｉｎｔｅ
ｒｒａｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）　　（米国、コ
ネクチカット州０６９０２、スタンフォート、バーバー
ド通シロ５）製の、モデルＰＰＨ−３０７である。

塗装に先立ち、車体２０を、塗装モジュール１２内の所
定位置に設置すると共に、各ロボット２６乃至３２の制
御装置ヲ、「ティーチ（ｔｅａｃｈ　）　Ｊモードに設
定し、これと同時に、軸線８０を、塗装すべき車体の特
定領域に対して実質的に直角に保持した状態で、車体表
面に沿って各日ホットの噴霧装置４４を手で動かす。装
置４４は、上記の５軸線を中心として移動する限り、ル
ーフ及び関連するサイドパネルを塗装すると同時に、エ
ンジンルーム及びトランクに侵入して、車体の隠れた領
域を塗装できる様にする経路をたどることができる。第
１図及び第２図に示す様に、車体２０ば、ゼネラルモー
タース社（ＧｅｎｅｒａｌＭｏｔｏｒｓ　Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ　）の「Ｘ」車体に匹敵する寸法及び形状を
有している。各ロボット２６乃至３２の噴霧装置４４の
運動をプログラム編成すると、ロボット塗装システム１
０で下記要領で車体を連続塗装できる様になる。

本発明を実施する場合、先ず車体２０を型認識検出器（
図示せず）に通すと、検出器は制御器６４に信号を送シ
、制御器はロボット２６乃至３２に、当該車体の特定プ
ログラムを選択する様指令する。その後車体２０は塗装
モジュール１２に搬入されて入口端１４を通過し、リミ
ットスイッチ６６のレバー８６を弓１はずすことにより
、制御器６４が駆動モータ６８を停止させるまで、チェ
ーン２４で搬送される。車体２０はこの時点で、「ティ
ーチ」モード中にあるべき正確な位置にある。

その後、制御器６４は、車体２０を静止保持しつつ、そ
の内外部分を静電塗装する特定プログラムを開始する様
、各ロボット２６乃至３２に指令し、各ロボットは、５
個の制御軸線を中心として、噴霧装置４４を移動させる
。

ベル７４が装置４４の長手方向軸線８０を中心として高
速回転すると、装置４４は例えば回転経路６２を移動す
るため、支持ヘッド４２に付加される反力（ｆｏｒｃｅ
　ｒｅａｃｔｉｏｎ　）が生じる。この力はその様な動
きを阻止する性質があシ、これをジャイロスコープ効果
（ジャイロプリセツション）と呼ぶ。ジャイロスコープ
効果は、充分強ければ、装置４４が不規則に撮動するた
め、霧化塗料の円錐パターン８４（静電界が形成してい
る）がゆがめられ、転移率及び被膜の質が低下する。し
かし、噴霧装置４４の重量を５キロ（１１ポンド）以下
におさえ、ベル吐出縁の直径を約５１ミリ（２インチ）
若しくはそれよシ幾分少なめにし、装置４４と車体とを
、毎秒０４３メートル（毎秒］４フィート）以下の平均
速度で相対移動させることにより、適切な円錐パターン
８４を保持して、良質の塗装が達成できることが判明し
た。

約５１ミリ（２インチ）の吐出線直径を有するベルを備
える２５キロ（５８５ポンド）のモデルＰＰＭ−３０７
噴霧装置と、モデルＨＰＲ−１０ボットとを組合せてテ
ストしたところ、この特定の組合せを、本発明に従って
、ロボット塗装システムに用いると共に、支持ヘッド４
２と、被塗装車体とを約２５４ミリ／秒（１０インチ／
秒）の平均速度で相対移動させると、８０％の塗料転移
率が達成され、車体を完全塗装できることが実証された
。

ロボットが車体２０に対するプログラムされた運動を完
了後、制御器６４に信号を発し、電動モータ６８を付勢
して車体を塗装モジュールから搬出し、別の車体をモジ
ュール１２に引入れて、塗装作業を繰り返せる様にする
。

図示のシステム１０では４台のロボットを使用している
が、２台のロボットだけでも完全塗装できる。例えばロ
ボット２８及び３０を、第１図の位置に設置し、車体２
０も適切に設置して、車体前半部をこれらのロボット２
８及び３０によシ塗装する。次にロボットを水平軌道に
沿った、通常ロボット２６及び３２が占める位置に設置
し直して、後半部を塗装する。この様にすると、図示す
るロボットのうち２台を省いても、車体全体を塗装でき
る。

本発明の方法は、塗料転移率ケ高め、車体の仕上げを改
善するものであり、「補修（ｔｏｕｃｈ−ｕｐ）Ｊ塗装
場の必要性を排除して車体を完全塗装できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、塗装モジュール内にあって、本発明方法によ
るロボット塗装システムで塗装される車体の平面図であ
る。及び 第２図は、第１図の２−２線で切断した、本発明方法に
よる車体静電塗装に使用されるロボットの拡大側面図で
ある。 く主要部分の符号の説明〉 １０　ロボット装置、１２　塗装モジュール、２０・・
車体、２４．６６・・車体塗装モジュール内に搬送する
手段、２６から３２・・ロボット、３８・・・アーム、
４２　・支持ヘッド。 ４４・・・噴霧装置、４６　・回転軸線、６４・制御器
、６６・・リミットスイッチ、７２・・高圧発生器、７
４・・ベル形噴霧装置、７８・・ベル、を回転する手段
、８０・・・旋回軸線、８４・・円錐パターン 出　願　人　：　ゼネラル　モータースコーポレーショ
ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　車体に付着される塗料を霧化する並進自在の回転
   ヘッドを使用する静電スプレー塗装装置を用いる車体塗
   装方法において；夫々５個の回転軸線の周シを可動な支
   持ヘッドを備えるアームと前記支持ヘッドに装着されて
   、旋回軸線を中心として回転するベル形噴霧装置とを有
   する少くとも２台のロボットを包含する塗装モジュール
   を含むロボット装置で遂行−され；車体を前記モジュー
   ル内に搬送する工程と；該車体を前記モジュール内の所
   定静止位置に設置する工程と；内部に供給される液体塗
   料を機械的に霧化させるのに充分な速度で、旋回軸線を
   中心として前記噴霧装置のベルを回転させる工程と；回
   転するベルと車体との間に静電界を発生させ、霧化液体
   塗料が円錐状のパターンで前記回転するベルから車体に
   向う様にする工程と；該回転するベルが５個の制御軸線
   全中心として移動する際に、該ベルによシ発生するジャ
   イロスコープ効果が円錐パターンをゆがめるのを防止す
   る速度で、前記ベルを移動させる工程とを有することを
   特徴とする車体塗装方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
   ロボット装置が、夫々５個の制御軸線の周シを可動な支
   持ヘッドを備えるアームを有し、前記モジュール内に設
   置された少くとも２台のプログラム制御ロボットと、前
   記車体を前記モジュール内に搬送し、塗装時に前記ロボ
   ットに対して所定の静止位置に設置する手段と、前記ア
   ームの支持ヘッドに装着されると共に、前記車体の隠れ
   た表面を塗装でき、かつ該車体の内側隔室領域に挿入で
   きる程の小寸法である前記ベル形噴霧装置と、該噴霧装
   置に供給される液体塗料を機械的に霧化させる速度で、
   旋回軸線の周シを該噴霧装置のベルを回転させる手段と
   、該ベルと前記車体との間に、霧化塗料を円錐パターン
   で前記噴霧装置から前記車体に向かわせるべく静電界を
   形成する手段と、５個の制御軸線周シの前記噴霧装置の
   運動による円錐パターンをジャイロスコープ効果がゆが
   めるのを、前記ロボットの運動に関連する前記噴霧装置
   の小さな寸法によね、防止する速度で前記アームの支持
   ヘッドをして前記噴霧装置を動かしめる制御手段とを有
   することを特徴とする車体塗装方法。 ３　特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の少くとも
   前記２つのロボットを用いる車体塗装方法において、前
   記車体を前記モジュール内の所定静止位置に設置する工
   程で該車体が前記ロボットに対する所定位置に設置され
   かつ保持され；前記噴霧装置のベルを回転させる工程で
   、該ベルが前記ロボットのそれぞれの噴霧装置に設けら
   れ、２０．０００から３０，０００　ｒｐｍの速度でそ
   の旋回軸線の周シを回転し；またジャイロスコープ効果
   が円錐パターンをゆがめるのを防止する速度でベルを動
   かす工程で、該ベルが車体の垂直及び水平面に対して適
   切に配向された状態で前記軸線を中心として運動する際
   に、前記ベルが引起すジャイロスコープ効果が円錐パタ
   ーンをゆがめない速度で、前記垂直及び水平面に沿って
   移動することを特徴とする、車体塗装方法。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の方法において、前記
   ベルが、毎秒０．４３メートル以下の速度で前記垂直及
   び水平面に沿って移動することを特徴とする、車体塗装
   方法。 ５、特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の
   方法において、前記車体を前記塗装モジュール内に設置
   した後に、モジュールに対して出入れ自在のドアを閉じ
   ることを特徴とする、車体塗装方法。　“