JPS6369559A

JPS6369559A - 塗装用ロボツト

Info

Publication number: JPS6369559A
Application number: JP21338486A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Abe; 阿部　愛和; Hitoshi Sato; 等佐藤; Tetsuji Yoshida; 哲二吉田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-29

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】「産業上の利用分野」この発明は塗装用ロボットに係り、特にローラー等を用
い塗装を行いながら、走行手段により自走する塗装用ロ
ボットに関する。

「従来の技術」従来、塗装用ロボットに採用されている塗装手段として
はスプレ一式のもの（スプレーガンを使用し吹き付は塗
装を行うもの）が殆どである。そして、その利用分野も
工場等に於ける生産ラインの塗装部門に用いられている
場合が一般的であり、小物を塗装するために用いられて
いる場合が多く、作業範囲も狭く、例えば建築物等の壁
面等の広範囲な塗装を行うには適当ではなく、壁面等の
広範囲な塗装を行いえる実用的な塗装ロボットは未だ存
在していない。

「発明が解決しようとする問題点」上述したように、従来の塗装用ロボットにおいては、ス
プレ一式の塗装手段により塗装を行う場合が殆どである
ので、塗料か有機溶剤等の有毒物質を含む場合、作業環
境の悪化を招来し作業員の健康を害する。このような作
業環境の悪化は工場等においては比較的限られた範囲で
あるのに対し、建築物の壁面等を塗装する場合において
は塗装面が広く作業環境の悪化が広範囲に及び、このた
めスプレ一式の塗装手段に換えて、作業環境を悪化させ
ることのない他の方式の塗装手段を用いた塗装用ロボッ
トの出現が待望されていた。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、本発
明の目的は作業環境を悪化させることなく例えば建築物
等の壁面等を広範囲に塗装する事のできる塗装用ロボッ
トを提供することにある。

「問題点を解決するための手段」この発明によれば、塗料供給手段と、該塗料供給手段に
より塗料が供給される塗装手段と、該塗装手段を被塗装
面の方向に適度な力で付勢する付勢手段と、上記塗装手
段および上記付勢手段を必要に応じて垂直方向に昇降さ
せ、面後させる事が各々できる可動手段と、該可動手段
の一部に設けられ上記被塗装面との距離を検出する検出
器と、該検出器の出力あるいは外部よりあらかじめ設定
された入力により上記可動手段を制御する制御手段と、
上記可動手段を走行させる走行手段と、がら塗装用ロボ
ットを構成することにより上記問題点を解決するための
手段とした。

「作用」本発明によると、塗装手段を被塗装面に沿って移動させ
、上記被塗装面を塗料供給手段により供給される塗料に
より塗装する。上記塗装手段は付勢手段により被塗装面
の方向に適度な力で付勢されており、この結果、塗装手
段の一部が被塗装面に適度な力で押圧され、塗装手段の
垂直方向の動きは可動手段により、塗装手段の水平方向
の動きは走行手段により行なわれ、被塗装面を広範囲に
塗装することができる。さらに塗装手段にはスプレ一方
式が用いられることはないので、作業環境の悪化を防止
することが出来る。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例である塗装用ロボットの構
成を示す構造図、第２図は塗装用ロボットの足回りを示
す機構図である。これらの図においてｌはフレームであ
り、該フレームｌの後部Ｂには一対の駆動輪２が設けら
れ、一方全部Ｆには一対の操舵輪３が設けられている。

駆動輪２は第２図に示すように、上記フレーム１に対し
回動自在に取り付けられ車軸２■の両端部に各々固定さ
れている。そして、車軸２１にはタイミングプーリ４−
１が固定されており、ウオーム減速機４−２の出力軸４
−３に固定されているタイミングプーリ４−４とタイミ
ングベルトＴＢを介してモータ５のトルクが伝達される
ように構成されている。

一方、一対の操舵輪３は上記フレーム１に対しキングピ
ン２２を中心にして回動するように取り付けられている
。そして、上記操舵輪３．３にはアーム２３が固設され
ており、該アーム２３はタイロッド２４の両端部に回動
自在に取り付けられている。タイロッド２４にはラック
２５が固着されており、該ラック２５にはピニオンギヤ
−２６が係合し、ピニオンギヤ−２６はモータ６の回転
シャフト２７に固定されている。

７は、塗装ロボットと壁等の被塗装面との距離を検出す
るための光電アナログビームセンサーであり、上記フレ
ームｌに固定されており、光照射部７ａおよびフォトト
ランジスタあるいはフォトダイオード等より構成される
受光部７ｂとからなる。そしてその取り付は位置は左右
のキングピン２２を結ぶ直線Ｘ上である。

８はコンプレッサである。９は上記コンプレッサ８によ
り圧縮された圧縮空気貯蔵部、塗料貯蔵部、その他の制
御バルブ等より構成されているタンクである。ｌＯはホ
ースであり、ホース固定部！夏により固定されている。

ホース１ｏの先端はローラ軸１２の一端に結合されてい
る。ローラ軸１２はパイプ状に形成されており、複数の
透孔が穿設されている。そしてローラ１２には軸線状の
塗装ローラ１３が回動自在に外嵌しており、上記ホース
１０内を圧送された塗料が上記透孔を流出し、塗装ロー
ラ１３に含浸するように構成されている。

１４は水平調整螺子出あり、上記フレーム！上に一端が
固定されている。水平調整螺子１４、ｌ４には回動ナツ
ト１５が各々係合している。１６は基板であり、上記回
動ナツトは該基板１６裏面に対し回動自在に、かつ垂直
方向の動きには連動するように構成されている。このた
め回動ナツト１５を右あるいは左へ回動させると、回転
ナツト１５は上記水平調整螺子１４上を上方向あるいは
下方向へ移動し、これに伴って基板１６が上下し、基板
１６の水平状態を調整することができる。

１７は垂直構造体であり、必要に応じて図示していない
軸を中心にして基板１６上で回動させることができるよ
うに、該基板１６上に取り付けられている。１８は昇降
ガイドである。１９は昇降体であり、該昇降体１９は上
記昇降ガイド１８に案内され垂直方向に摺動自在に上下
し得るように構成されている。昇降体■９は第１図、第
３図から明らかなように画形に形成されている。

２０はチェーンである。チェーンは図示していないスプ
ロケットにより上下に移動する。スプロケットの内の一
つは図示していないモータ（交流サーボモータ）により
回転するようになっている。

そして交流サーボモータによる昇降体１９の昇降範囲は
サーボ機構により設定される。３２は、上記昇降体１９
内部底面に固定されたラックである。

３３はリニアードモータ本体で、該モータ本体内に設け
られた図示していないピニオンギヤ−により、リニアー
ドモータ３３全体を矢印３４のいずれかの方向に駆動す
る。また、そのさいの移動量も自動制御されるようにな
っている。

３５は、上記リニアードモータ３３上面に固設された第
一のモータ（パルスモータ）、３６は同様に固設された
第二のモータ（パルスモータ）である。

上記第一のモータ３５のシャフト３５ａは中央が中空に
形成されたパイプ状であり、該シャフト３５ａの先端部
周側面にはタイミングプーリ３７が固定されている。一
方、第二のモータ３６のシャフト３６ａは棒状に形成さ
れており、上記第一のモータ３５のシャフト３５内を貫
通し、該先端部３６ｂは上記タイミングプーリ３７の前
方に突出するようになっている。該先端部３６ｂにはク
ランクシャフト３８が例えばキー等により固着されてい
る。クランクシャフト３８は第５図に示すように円盤上
に形成された上端部３８ａと、下端部３８ｂ、上端部３
８ｇと下端部３８ｂとを橋絡する腕部３８ｃにより構成
されている。そして、上端部３８ａの前面にはターンテ
ーブル３９が回動自在に軸４０により取り付けられてい
る。軸４０は上記クランクシャフト３８の上端部３８ａ
を貫通し裏面に突出しており、軸４０の突出した先端部
にはタイミングプーリ４１が固定されている。そして、
該タイミングプーリ４１と前記タイミングプーリ３７と
がタイミングベルトＴＢにより連動するように構成され
ている。

前記したターンテーブル３９の前面には、第４図に示す
パンタグラフ機構４２が構成されている。

すなはちターンテーブル３９の前面には取り付は板４２
ａが固設され、該取り付は板４２ａの側面４２ｂに第一
のアーム４２ｃの一端がピン４２ｄに上り回動自在に軸
着されている。第一のアーム４２Ｃの他端はピン４２ｅ
により第二のアーム４２ｈの一端に上記同様回動自在に
軸支されている。ピン４２ｅは上記取り付は板４２ａの
側面４２ｂに、一端が回動自在に支持された引っ張りバ
ネ４２ｇにより内側（矢印Ｉの方向）に付勢されている
。第二のアーム４２ｈの他端はローラ支持板４２ｉにピ
ン４２ｊにより回動自在に支持されている。また、第二
のアーム４２ｈのほぼ中央付近にはピン４２ｋが立設さ
れている。

４２Ｑは「コ」　字状に形成されたローラ支持枠であり
、前記ローラ軸１２の両端を立ち上がり片４２ｐにより
固定した状態で支持している。そして上記ローラ支持枠
４２Ｑは底辺４２＋＋＋の裏面において上記ローラ支持
板４２ｉの上面に固定されている。４２ｎはツノバネで
あり、該ツノバネ４２ｎのリング状に形成された中央部
４２ｏが前記ピン４２ｊに外嵌している。さらに、ツノ
バネ４２ｎの一端は前記ピン４２ｋに当接し、一方他端
は上記ローラ支持枠底片４２ｆｆｉの裏面に当接し、こ
のため第二のアーム４２ｈも上記第一のアーム４２ｃと
同様に内側（矢印Ｉの方向）に付勢されている。このよ
うに第一のアーム４２ｃ、第二のアーム４２ｈにより構
成された腕が４本、各々対向して菱形に組み上げられ、
ローラ支持板４２ｉおよびその上部に取り付けられたロ
ーラ支持枠４Ｍを支えている。

４３ａ、４３ｂ（第１図）は２個の光電式距離検出器で
あり、あらかじめ設定された距離に対して各々逆位相の
オン／オフ信号を出力するようになっている。そして、
上記各々の検出器が出力する距離検出情報を処理するこ
とにより、第７図に示すような一定の不感領域を形成す
るとともに、上記各々の検出器４３ａ、４３ｂが出力す
る距離検出情報を基にラック３２、リニアートモータ３
３とから構成されるリニアーモータ機構（第３図参照）
が制御される。

４４は制御部、４４ａ、４４ｂは制御部４４の操作パネ
ル面に設けられたスイッチ等を示す。４５は電力供給用
ケーブルである。

次に、本実施例の動作について述べる。本実施例におけ
る塗装用ロボットは第２図に示す壁に沿って、一定の距
離を隔てて走行する。塗装用ロボットの上述した走行は
例えば第６図に示すような走行制御システムにより実現
可能である。すなわち光電アナログビームセンサ７によ
り検出された、塗装用ロボットと壁との距離に対応した
出力電圧を増幅器６１において増幅する。一方基準距離
設定回路６３では塗装ロボットが壁との間で維持しなけ
ればならない距離間隔があらかじめ設定されており、該
距離間隔に対応する出力電圧を発生させる。そして、上
記増幅器６１および上記基準距離設定回路６３の各々の
出力を演算増幅部６２において比較し、偏差を求め、該
偏差に応じた出力を増幅器６４により電力増幅する。次
に増幅器６４の出力を基に操舵用モータ６５、例えば直
流サーボモータを正転あるいは逆転さ仕、操舵輪３を操
舵し、塗装ロボットが上記基準距離設定回路６３により
あらかじめ設定された距離間隔を維持するように制御す
る。

次に塗装ローラ１３により壁面に塗装が施される場合に
ついて述べると、まず、制御部４４の操作パネル上の各
種スイッチ４４ａ、４４ｂ等により塗装を施すべき壁面
に対する上限、下限位置、さらには塗装ローラ１３の昇
降速度、圧送する塗料の流量、塗装ロボットの走行速度
、壁との距離間隔等が設定される。次にスタートスイッ
チがオンされると塗装ロボットは上記設定された走行速
度、距離間隔を維持した状態で壁に沿って走行する。

一方塗料がコンプレッサ８により塗料貯蔵タンクからホ
ース１０内を通りローラ１３へ圧送される。

このため塗装ローラ１３には塗料が含浸する。また光電
式距離検出器の出力によりリニアートモ−ター３３の位
置が調整され、塗装ローラ１３が壁面に対し最適な状態
で当接する。次に、上記あらかじめ設定された上限下限
位置の範囲内で、同様に設定された速度により昇降体１
９が昇降し、このため塗装ローラ１３は壁面上を上下す
る。この場合塗装ロボットは壁に沿ってあらかじめ設定
された速度で走行しているので、塗装ローラＩ３により
壁面はＶ字状の繰り返えして塗装が行われることになる
。

これに対し、第２のモータ３６を９０°回転さ仕ること
によりクランクシャフト３８を水平にし、塗装ロボット
を塗装をすべき壁面の端から端まで走行させ水平方向に
帯状に塗装を行う。次いで昇降体１９を塗装ローラ幅だ
け上昇あるいは下降させ再度塗装ロボットを壁に沿って
端から端まで走行させ帯状に塗装を行い、以後上記動作
を繰り返えす。このようにして壁面を水平方向の繰り返
しで塗装することも可能である。

また、ターンテーブル３９を第１のモータ３５により９
０°回転させて、上記同様水平方向に塗装を行うことも
可能である。

「発明の効果」本発明は上述したような構成により、塗装作業が自動化
できると共に、塗装ローラ等を用いて塗装を行うことが
できるので作業環境を悪化させることがない。また、人
手の個人差による仕上面のムラがなくなり均一な仕上が
できるとともに、塗装能率も向上し労務の省力化をはか
ることができ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る塗装ロボットの一実施例を示す構
造図、第２図は同実施例の足まわりを示す機構図、第３
図は垂直構造体１７を昇降する昇降体の構成を示す構造
図、第４図は塗装ローラ１３を被塗装面に当接させるた
めのパンタグラフ機構を示す構造図、第５図はクランク
シャフト３８の構成を示す構造図、第６図塗装ロボット
の走行制御システムを示すブロック図、第７図は光電式
距離検出器の出力信号を示す図である。！・・・・・・フレーム、２・・・・・・駆動輪、３・
・・・・・操舵輪、４・・・・・・つオーム減速機、５
・・・・・・モータ（以上走行手段）、８・・・・・・
コンプレッサ、９・・・・・・タンク、１０・・・・・
・ホース（以上塗料供給手段）、１３・・・・・・塗装
ローラ（塗装手段）、１８・・・・・・昇降ガイド、１
９・・・・・・昇降体、２０・・・・・・チェーン、３
２・・・・・・ラック、３３・・・・・・リニアードモ
ータ、４３ａ・・・・・・検出器、４３ｂ・・・・・・
検出器（以上可動手段）、４２・・・・・・パンタグラ
フ機構（付勢手段）。第１図ｊｂｌ＝ｌｏｌ　　　　　　ど　　　　　　　　　　　
　　　９つ第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塗料供給手段と、該塗料供給手段により塗料が供
給される塗装手段と、該塗装手段を被塗装面の方向に適
度な力で付勢する付勢手段と、上記塗装手段および付勢
手段を必要に応じて垂直方向に昇降させ、前後させる事
が各々できる可動手段と、該可動手段の一部に設けられ
て上記被塗装面との距離を検出する検出器と、該検出器
の出力あるいは、外部よりあらかじめ設定された入力に
より上記可動手段を制御する制御手段と、上記可動手段
を走行させる走行手段と、から構成されることを特徴と
する塗装用ロボット。