JPWO2018003396A1 - 状態判定装置、方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

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Abstract

本発明による状態判定装置は、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する。前記塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、前記状態判定装置は、周波数成分取得部と、異常判定部と、を備える。前記周波数成分取得部は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する。前記異常判定部は、前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、塗装装置の異常の検知に関する。
従来より、エアモータにより回転霧化頭を回転させる塗装装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。エアモータの回転軸に、回転霧化頭が接続されている。ここで、回転霧化頭が回転軸に対して偏心していると、振れ回りが生じ、やがて回転軸またはエアモータの軸受などが破損することがある。
特開２００２−１９２０２２号公報
しかしながら、回転霧化頭の振れ回りを検知することは難しく、回転軸またはエアモータの軸受などが破損するまで分からないことがある。なお、振れ回りなどの回転の異常は、回転霧化頭のみならず、塗装装置において回転する部分（例えば、塗料ギヤポンプまたは塗装ロボットの手首装置）といった回転する部分においても発生するものである。
そこで、本発明は、塗装装置において回転する部分の異常を検知することを課題とする。
本発明にかかる状態判定装置は、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定装置であって、該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、前記状態判定装置は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得部と、前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定部とを備えるように構成される。
上記のように構成された状態判定装置によれば、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定装置が提供される。該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備える。周波数成分取得部は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する。異常判定部は、前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記振動検出部が加速度センサ、マイクロフォンおよび変位センサのうちのいずれか一つであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記振動検出部が、前記エアモータから見て、前記回転霧化頭とは反対側に配置されているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記塗装装置が、さらに、前記塗料を前記回転霧化頭に向けて送り出すギヤポンプと、前記回転霧化頭の姿勢を変化させる回転部とを有し、前記周波数成分取得部が、さらに、前記ギヤポンプにおけるギヤの回転の際の接触および／または前記回転部における回転部材の回転の際の接触に起因する周波数成分を取得し、前記異常判定部が、前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、さらに、前記ギヤポンプおよび／または前記回転部の異常の有無を判定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記振動検出部が、前記エアモータと前記回転部との間に配置されているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記回転部が、前記エアモータと前記ギヤポンプとの間に配置されているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記塗装装置が、前記塗装装置の角加速度を検出する角加速度検出部をさらに備え、前記異常判定部は、さらに、前記角加速度検出部の検出結果に基づき、前記塗装装置の異常の有無を判定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる状態判定装置は、前記周波数成分取得部が、前記振動検出部から、その検出結果を、無線通信により取得しているようにしてもよい。
本発明は、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定方法であって、該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、前記状態判定方法は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程とを備えた状態判定方法である。
本発明は、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、前記状態判定処理は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程とを備えたプログラムである。
本発明は、気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、前記状態判定処理は、前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程とを備えた記録媒体である。
本発明の第一の実施形態にかかる塗装装置１の正面図である。 本発明の第一の実施形態にかかる塗装用ツール１００の正面透視図である。 本発明の第一の実施形態にかかる塗装装置１および状態判定装置２の機能ブロック図である。 本発明の第一の実施形態にかかる振動検出部１３０の検出結果（図４（ａ））および周波数成分取得部２２の取得結果（図４（ｂ））を示す図である。 本発明の第二の実施形態にかかる周波数成分取得部２２の取得結果を示す図であり、エアモータ１０２に関連するもの（図５（ａ））、ギヤポンプ３１０に関連するもの（図５（ｂ））、回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）に関連するもの（図５（ｃ））を示す。 本発明の第三の実施形態にかかる塗装装置１および状態判定装置２の機能ブロック図である。 塗装用ツール１００の変形例を示す正面透視図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる塗装装置１の正面図である。本発明の実施形態にかかる塗装装置１は、塗装用ツール１００を備える。塗装装置１は、さらに周知のホローリスト（Hollow Wrist）２００、接続部２５０、ロボットアーム３００、ギヤポンプ３１０、色替えバルブ３２０、モータ３３０、駆動軸３４０、チューブ４０２、４０４、４０６、肩部４１０、接続部４２０を有する。
塗装用ツール１００は、ロボットアーム３００の先端に、ホローリスト２００および手首部（回転部）を介して取り付けられたツールである。塗装用ツール１００は、図示省略した塗装対象（例えば、自動車の車体）に塗料Ｐを塗装するためのツールである。
ホローリスト（Hollow Wrist）２００および接続部２５０は、ロボットアーム３００の先端に対する、塗装用ツール１００（の回転霧化頭１０６）の姿勢を変化させるためのものである（「回転部」に相当）。
接続部２５０は、ホローリスト２００と塗装用ツール１００とを係合させるためのものである。塗装用ツール１００は、接続部２５０に直接取り付けられている。
ホローリスト（Hollow Wrist）２００は、ギヤおよびベアリングを含み、ギヤおよびベアリングの回転運動が、接続部２５０を介して塗装用ツール１００に伝わることで、塗装用ツール１００（の回転霧化頭１０６）の姿勢を変化させる。なお、接続部２５０は、ホローリスト２００と塗装用ツール１００との間に配置されている。
ロボットアーム３００は、肩部４１０の回転運動を受けて、ホローリスト２００および接続部２５０を介して、塗装用ツール１００に伝えるものである。ギヤポンプ３１０はギヤを有し、そのギヤの回転により塗料Ｐが加圧され、チューブ４０２、４０４を介して、不図示の塗料源（チューブ４０２に接続されている）から、チューブ４０６を介して回転霧化頭１０６に向けて塗料Ｐを送り出す。色替えバルブ３２０は、i,ii,iii,iv,v,viの例えば６個あり、チューブ４０２とチューブ４０４との間に配置されている。色替えバルブ３２０の各々の開閉により、塗料Ｐの色を変更する。モータ３３０は、駆動軸３４０を介して、ギヤポンプ３１０を駆動する。駆動軸３４０は、ギヤポンプ３１０を駆動するための回転軸である。
肩部４１０は、回転可能であり、モータを有し、不図示のロボット本体に接続されている。接続部４２０は、肩部４１０とロボットアーム３００とを接続する。
図２は、本発明の第一の実施形態にかかる塗装用ツール１００の正面透視図である。本発明の実施形態にかかる塗装用ツール１００は、エアモータ１０２、回転軸１０４、回転霧化頭１０６、フィードチューブ１１０、トリガバルブ１１２、ハウジング１２０、外部電極１２０ａ、１２０ｂ、リヤプレート１２２、振動検出部１３０を有する。
エアモータ１０２は、エアモータハウジング１０２ａ、ラジアル空気軸受１０２ｂ、スラスト空気軸受１０２ｃ、タービン１０２ｄを有する。
エアモータハウジング１０２ａは、エアモータ１０２のハウジングである。ラジアル空気軸受１０２ｂは、エアモータハウジング１０２ａ内部に設けられ、回転軸１０４を支えるラジアル軸受である。スラスト空気軸受１０２ｃは、エアモータハウジング１０２ａ内部に設けられ、回転軸１０４を支えるスラスト軸受である。ラジアル空気軸受１０２ｂは、スラスト空気軸受１０２ｃよりも回転霧化頭１０６に近く配置されている。ラジアル空気軸受１０２ｂおよびスラスト空気軸受１０２ｃは空気軸受である。ラジアル空気軸受１０２ｂおよびスラスト空気軸受１０２ｃが空気軸受として作動するための空気（ベアリングエア）ＢＡ（例えば、圧縮空気）が、塗装用ツール１００の外部から供給されている。タービン１０２ｄは、羽根車である。スラスト空気軸受１０２ｃは、回転軸１０４の右側端面に、空気（ベアリングエア）ＢＡを介して、接している。
エアモータ１０２は、気体（タービンエア）ＴＡ（例えば、空気）の供給により回転する。すなわち、エアモータ１０２のタービン１０２ｄに気体（タービンエア）ＴＡが当たることにより、タービン１０２ｄが回転軸１０４を中心に回転する。回転速度は、例えば3,000〜150,000rpmである。なお、塗装条件に合わせて回転速度を変化させることができる。
回転軸１０４は、エアモータ１０２の回転中心である。すなわち、回転軸１０４は、エアモータ１０２のタービン１０２ｄの回転中心である。回転軸１０４の前方（回転霧化頭１０６側）には、前方に向けて直径が小さくなっていくテーパ面（図示省略）が設けられている。このテーパ面よりも前方には、回転霧化頭１０６を取付けるためのおねじ部（図示省略）が形成され、回転霧化頭１０６が取り付けられている。
回転霧化頭１０６は、回転軸１０４に接続され、塗料Ｐを噴霧する。
フィードチューブ１１０は、回転霧化頭１０６に向けて塗料Ｐまたは洗浄流体（図示省略）を供給するものである。フィードチューブ１１０は、回転軸１０４内を通って、回転軸１０４の先端まで延びている。フィードチューブ１１０の先端側は、回転軸１０４の先端から突出して回転霧化頭１０６から突出している。
トリガバルブ１１２は、回転軸１０４の右側端面に接しており、フィードチューブ１１０に接続されている。トリガバルブ１１２は、パイロットエアＰＡ（例えば、空気）により駆動し、塗料Ｐをフィードチューブ１１０に流すか流さないかの切り替えを行う。
ハウジング１２０は、塗装用ツール１００のハウジングであり、後方（回転霧化頭１０６とは反対側）に開口している。ハウジング１２０内部に、エアモータ１０２、回転軸１０４、フィードチューブ１１０およびトリガバルブ１１２が配置されている。リヤプレート１２２は、ハウジング１２０における後方の開口をふさぐものである。なお、リヤプレート１２２は、接地されている。
外部電極１２０ａ、１２０ｂは、ハウジング１２０の外部に配置されており、高電圧ＨＶが塗装用ツール１００の外部から印加されている。これにより、塗装中は、エアモータ１０２、フィードチューブ１１０および回転霧化頭１０６に、高電圧（例えば、マイナス90kV）が印加されている。
振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を検出する。振動検出部１３０は、例えば、加速度センサであるが、マイクロフォンまたは変位センサでもよい。振動検出部１３０は、エアモータ１０２から見て、回転霧化頭１０６とは反対側に配置されている。振動検出部１３０は、回転霧化頭１０６とギヤポンプ３１０との間に配置されている。振動検出部１３０は、リヤプレート１２２上に配置されている。
なお、ホローリスト２００および接続部２５０（回転部）が、エアモータ１０２とギヤポンプ３１０との間に配置されている。また、回転検出用ファイバーケーブルＦは、エアモータ１０２の回転速度を検出するセンサ（図示省略）の測定結果を塗装用ツール１００の外部に取り出すためのものである。
図３は、本発明の第一の実施形態にかかる塗装装置１および状態判定装置２の機能ブロック図である。ただし、図３においては、塗装装置１は簡略にブロックとして図示し、構成要素は振動検出部１３０のみをブロックとして図示している。状態判定装置２は、塗装装置１の状態を判定するものであり、周波数成分取得部２２、異常判定部２４を備える。
周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果から、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する周波数成分を取得する。なお、周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０から、その検出結果を、無線通信により取得している。ただし、有線通信により取得するようにすることも考えられる。
異常判定部２４は、周波数成分取得部２２の取得結果に基づき、エアモータ１０４の異常の有無を判定する。
図４は、本発明の第一の実施形態にかかる振動検出部１３０の検出結果（図４（ａ））および周波数成分取得部２２の取得結果（図４（ｂ））を示す図である。
図４（ａ）を参照し、振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を、加速度[m/s2]の時間[s]に対する変化として検出する。色々な要因により塗装装置１は振動するが、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する振動も含まれている。
すなわち、回転霧化頭１０６が回転軸１０４に対して偏心していると（他にも、（１）不適切なベアリングエアＢＡやタービンエアＴＡの供給、（２）塗装装置１の急減速や急加速によるジャイロモーメント負荷、（３）フィードチューブ１１０の取り付け不良も原因となる）、振れ回りが生じ、回転軸１０４とエアモータ１０２とが接触する。
この接触は、例えば、エアモータ１０２が一回転する間に、一回生じる。ここで、エアモータ１０２の回転速度が30krpmであるとすれば、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触が１秒間に500回起こる。よって、500Hzの振動が生じることになる。なお、この接触は、エアモータ１０２が１０回転する間に、１２、１４、１６、１８、２０、…回生じることもある。よって、600, 700, 800, 900, 1000, …Hzの振動が生じることになる。なお、500, 600, 700, 800, 900, 1000, …Hzの振動を１，２，３，４，５，６，…次の振動という。
図４（ｂ）を参照し、周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果をFFT解析し、500, 600, 700, 800, 900, 1000, …Hzの振動（１，２，３，４，５，６，…次の振動）の成分を取得する。異常判定部２４は、１，２，３，４，５，６，…次の振動について、しきい値を定めておき、このしきい値を各次の振動成分が超えた場合に、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が生じたと判定する。
図４（ｂ）に示す場合は、１、２および３次の振動についてしきい値を超えているので、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が生じたと判定する。なお、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が生じていない場合は、１，２，３，４，５，６，…次の振動について、加速度は、しきい値を超えない。
なお、振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を、加速度[m/s2]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図４（ａ）および図４（ｂ）のグラフの縦軸は、いずれも加速度[m/s2]である。しかし、振動検出部１３０がマイクロフォンである場合は、塗装装置１の振動を、音圧[dB]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図４（ａ）および図４（ｂ）のグラフの縦軸は、いずれも音圧[dB]である。また、振動検出部１３０が変位センサである場合は、塗装装置１の振動を、振動検出部１３０が配置されている地点の変位[m]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図４（ａ）および図４（ｂ）のグラフの縦軸は、いずれも変位[m]である。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
タービンエアＴＡをエアモータ１０２のタービン１０２ｄに吹き付けることにより、タービン１０２ｄが回転軸１０４を中心に回転する。回転軸１０４の回転が、回転霧化頭１０６に伝わり、回転霧化頭１０６も回転する。
ギヤポンプ３１０が、駆動軸３４０を介して、ギヤポンプ３１０を駆動する。ギヤポンプ３１０は、それ自身が有するギヤの回転により塗料Ｐが加圧され、チューブ４０２、４０４を介して、不図示の塗料源から、チューブ４０６を介して回転霧化頭１０６に向けて塗料Ｐを送り出す。塗料Ｐは、トリガバルブ１１２を経由して、フィードチューブ１１０に流入する。
回転霧化頭１０６内部にはフィードチューブ１１０から塗料Ｐが供給される。塗料Ｐは、回転霧化頭１０６の遠心力により、その沿面を伝い薄膜化される。薄膜化された塗料Ｐは、回転霧化頭１０６円周端より液糸状態となり、接地状態にある図示省略した塗装対象へ向かって付着する。これにより、塗装対象が塗料Ｐにより塗装される。
なお、ホローリスト２００のギヤの回転が、接続部２５０を介して、ロボットアーム３００の先端に対する、塗装用ツール１００（の回転霧化頭１０６）の姿勢を変化させる。
振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を検出する。その検出結果は、無線通信により、状態判定装置２の周波数成分取得部２２に伝達される。
周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果から、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する周波数成分を取得する。
ここで、回転霧化頭１０６の回転軸１０４に対する偏心などの要因が無ければ、エアモータ１０２は正常に回転するので、１，２，３，４，５，６，…次の振動（図４（ｂ）参照）について、加速度は、しきい値を超えない。この場合、異常判定部２４は、エアモータ１０４が正常と判定する。
しかし、回転霧化頭１０６の回転軸１０４に対する偏心などの要因が存在すると、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が発生し、１，２，３，４，５，６，…次の振動（図４（ｂ）参照）について、加速度がしきい値を超える。この場合、異常判定部２４は、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が生じたと判定する。
第一の実施形態によれば、塗装装置１において回転する部分であるエアモータ１０２の異常を検知することができる。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる状態判定装置２は、エアモータ１０２に加えて、ギヤポンプ３１０および回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）の異常を検知できる点が第一の実施形態と異なる。ただし、第二の実施形態にかかる状態判定装置２は、エアモータ１０２に加えて、ギヤポンプ３１０または回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）の異常を検知できるだけでもよい。
第二の実施形態における塗装装置１の構成は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
第二の実施形態にかかる状態判定装置２は、塗装装置１の状態を判定するものであり、周波数成分取得部２２、異常判定部２４を備える（図３と同様）。
第二の実施形態にかかる周波数成分取得部２２は、第一の実施形態と同様に、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する周波数成分を取得する。さらに、第二の実施形態にかかる周波数成分取得部２２は、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の接触および回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の接触に起因する周波数成分を取得する。
第二の実施形態にかかる異常判定部２４は、第一の実施形態と同様に、エアモータ１０４の異常の有無を判定する。さらに、第二の実施形態にかかる異常判定部２４は、周波数成分取得部２２の取得結果に基づき、さらに、ギヤポンプ３１０および回転部の異常の有無を判定する。
振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を、加速度[m/s2]の時間[s]に対する変化として検出する。色々な要因により塗装装置１は振動するが、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する振動も含まれている。さらに、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の接触に起因する振動も含まれている。しかも、回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の接触に起因する振動も含まれている。
振動検出部１３０は、エアモータ１０２と回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）との間に配置されているので、双方に関連する振動を検出できる。しかも、振動検出部１３０は、ギヤポンプ３１０に関連する振動を検出できる。
図５は、本発明の第二の実施形態にかかる周波数成分取得部２２の取得結果を示す図であり、エアモータ１０２に関連するもの（図５（ａ））、ギヤポンプ３１０に関連するもの（図５（ｂ））、回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）に関連するもの（図５（ｃ））を示す。
図５（ａ）は、図４（ｂ）と同様であり、説明を省略する。
ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の（異常な）接触に起因する振動は、例えば、ギヤポンプ３１０におけるギヤが一回転する間に、一回生じる。ここで、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転速度が300rpmであるとすれば、ギヤどうしの（異常な）接触が１秒間に5回起こる。よって、5Hzの振動が生じることになる。なお、この接触は、ギヤが１０回転する間に、１２、１４、１６、１８、２０、２２…回生じることもある。よって、6, 7, 8, 9, 10, 11,…Hzの振動が生じることになる。なお、5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 …Hzの振動を１，２，３，４，５，６，７，…次の振動という。
図５（ｂ）を参照し、周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果をFFT解析し、5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 …Hzの振動（１，２，３，４，５，６，７，…次の振動）の成分を取得する。異常判定部２４は、１，２，３，４，５，６，７，…次の振動について、しきい値を定めておき、このしきい値を各次の振動成分が超えた場合に、ギヤポンプ３１０の異常（ギヤどうしの異常接触等）が生じたと判定する。
図５（ｂ）に示す場合は、１次の振動についてしきい値を超えているので、ギヤポンプ３１０の異常が生じたと判定する。なお、ギヤポンプ３１０の異常が生じていない場合は、１，２，３，４，５，６，７，…次の振動について、加速度は、しきい値を超えない。
回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の（異常な）接触に起因する振動は、例えば、回転部におけるギヤおよびベアリングが一回転する間に、一回生じる（１次の振動）。なお、この接触は、回転部材が１０回転する間に、１２、１４、１６、１８、２０、２２…回生じることもある（２，３，４，５，６，７，…次の振動）。なお、回転部材が所定回数（例えば、３．５回）までしか回転しない場合は、接触の回数は、所定回数に比例して増減する。
図５（ｃ）を参照し、周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果をFFT解析し１，２，３，４，５，６，７，…次の振動の成分を取得する。異常判定部２４は、１，２，３，４，５，６，７，…次の振動について、しきい値を定めておき、このしきい値を各次の振動成分が超えた場合に、回転部の異常が生じたと判定する。
図５（ｃ）に示す場合は、いずれの振動についてもしきい値を超えていないので、回転部の異常が生じていないと判定する。
なお、振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を、加速度[m/s2]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）のグラフの縦軸は、いずれも加速度[m/s2]である。しかし、振動検出部１３０がマイクロフォンである場合は、塗装装置１の振動を、音圧[dB]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）のグラフの縦軸は、いずれも音圧[dB]である。また、振動検出部１３０が変位センサである場合は、塗装装置１の振動を、振動検出部１３０が配置されている地点の変位[m]の時間[s]に対する変化として検出しているので、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）のグラフの縦軸は、いずれも変位[m]である。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
第二の実施形態における塗装装置１の動作は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
振動検出部１３０は、塗装装置１の振動を検出する。その検出結果は、無線通信により、状態判定装置２の周波数成分取得部２２に伝達される。
周波数成分取得部２２は、振動検出部１３０の検出結果から、回転軸１０４とエアモータ１０２との接触に起因する周波数成分、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の接触に起因する周波数成分および回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の接触に起因する周波数成分を取得する。
ここで、回転霧化頭１０６の回転軸１０４に対する偏心などの要因が無ければ、エアモータ１０２は正常に回転するので、１，２，３，４，５，６，…次の振動（図５（ａ）参照）について、加速度は、しきい値を超えない。この場合、異常判定部２４は、エアモータ１０４が正常と判定する。
しかし、回転霧化頭１０６の回転軸１０４に対する偏心などの要因が存在すると、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が発生し、１，２，３，４，５，６，…次の振動（図４（ｂ）参照）について、加速度がしきい値を超える。この場合、異常判定部２４は、エアモータ１０４の異常（振れ回り等）が生じたと判定する。
ここで、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の（異常な）接触などの要因が無ければ、ギヤポンプ３１０におけるギヤは正常に回転するので、１，２，３，４，５，６，７…次の振動（図５（ｂ）参照）について、加速度は、しきい値を超えない。この場合、異常判定部２４は、ギヤポンプ３１０が正常と判定する。
しかし、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の（異常な）接触などの要因が存在すると、ギヤポンプ３１０の異常が発生し、１，２，３，４，５，６，７…次の振動（図５（ｂ）参照）について、加速度がしきい値を超える。この場合、異常判定部２４は、ギヤポンプ３１０の異常が生じたと判定する。
ここで、回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の（異常な）接触などの要因が無ければ、回転部におけるギヤおよびベアリングは正常に回転するので、１，２，３，４，５，６，７…次の振動（図５（ｃ）参照）について、加速度は、しきい値を超えない。この場合、異常判定部２４は、回転部が正常と判定する。
しかし、回転部における回転部材の回転の際の（異常な）接触などの要因が存在すると、回転部材の異常が発生し、１，２，３，４，５，６，７…次の振動（図５（ｃ）参照）について、加速度がしきい値を超える。この場合、異常判定部２４は、回転部の異常が生じたと判定する。
第二の実施形態によれば、塗装装置１において回転する部分であるエアモータ１０２、ギヤポンプ３１０および回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）の異常を検知することができる。
なお、第二の実施形態においては、周波数成分取得部２２が、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の接触に起因する周波数成分と、回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の接触に起因する周波数成分との双方を取得する。しかし、いずれか一方を取得するようにしてもよい。
すなわち、周波数成分取得部２２が、ギヤポンプ３１０におけるギヤの回転の際の接触に起因する周波数成分または回転部（ホローリスト２００および接続部２５０）における回転部材（例えば、ギヤおよびベアリング）の回転の際の接触に起因する周波数成分を取得するようにしてもよい。
この場合、異常判定部２４は、周波数成分取得部２２の取得結果に基づき、さらに、ギヤポンプ３１０または回転部の異常の有無を判定する。
第三の実施形態
第三の実施形態は、塗装装置１の角加速度に基づき、塗装装置１の異常の有無を判定する点が第一の実施形態と異なる。
第三の実施形態における塗装装置１の構成は、角加速度検出部１３２を備える点以外は、第一の実施形態と同様である。角加速度検出部１３２は、塗装装置１の角加速度を、X成分、Y成分およびZ成分に分けて検出する。ただし、X、YおよびZ方向は互いに直交する方向である。角加速度検出部１３２は、塗装装置１の表面（例えば、ロボットアーム３００の表面）に配置されるジャイロセンサである。ただし、角加速度検出部１３２が振動検出部１３０と一体であってもよい。
図６は、本発明の第三の実施形態にかかる塗装装置１および状態判定装置２の機能ブロック図である。ただし、図６においては、塗装装置１は簡略にブロックとして図示し、構成要素は振動検出部１３０、角加速度検出部１３２、送信部１３４のみをブロックとして図示している。状態判定装置２は、塗装装置１の状態を判定するものであり、受信部２０、周波数成分取得部２２、異常判定部２４、角加速度合成部２６を備える。
第三の実施形態にかかる塗装装置１は、振動検出部１３０、角加速度検出部１３２、送信部１３４を備える。振動検出部１３０は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。送信部１３４は、振動検出部１３０および角加速度検出部１３２から検出結果を取得して、状態判定装置２に送信する。
状態判定装置２の受信部２０は、塗装装置１の送信部１３４から検出結果を受信し、振動検出部１３０の検出結果は周波数成分取得部２２へ、角加速度検出部１３２の検出結果は異常判定部２４および角加速度合成部２６へ与える。
周波数成分取得部２２は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
角加速度合成部２６は、角加速度検出部１３２の検出結果（塗装装置１の角加速度のX成分、Y成分およびZ成分）を合成し、塗装装置１の角加速度を求めて、異常判定部２４に与える。
異常判定部２４は、振動検出部１３０の検出結果に基づき、異常の判定を行う（第一の実施形態または第二の実施形態と同様である）。
異常判定部２４は、さらに、角加速度検出部１３２の検出結果（受信部２０から受けた塗装装置１の角加速度のX成分、Y成分およびZ成分と、角加速度合成部２６から受けた塗装装置１の角加速度）に基づき、塗装装置１の異常の有無を判定する。
すなわち、塗装装置１の角加速度と、塗装装置１の角加速度のX成分、Y成分およびZ成分とについて許容できる上限および下限（それぞれ、上限しきい値、下限しきい値という）を定めておく。さらに、異常判定部２４は、受信部２０から受けた塗装装置１の角加速度のX成分、Y成分およびZ成分が、上限しきい値を超えているか、または下限しきい値未満であれば、異常と判定する。しかも、異常判定部２４は、角加速度合成部２６から受けた塗装装置１の角加速度が、上限しきい値を超えているか、または下限しきい値未満であれば、異常と判定する。
第三の実施形態によれば、塗装装置１の角加速度による異常判定を行うことができる。例えば、塗装装置１が急加速または急減速したときに、角加速度が急増または急減するが、その際に、異常が生じているか否かを判定できる。
なお、以上の実施形態において、塗装用ツール１００には、高電圧ＨＶが外部から印加されている。しかし、低電圧ＬＶが外部から印加され、塗装用ツール１００内部で高電圧とするようにしてもよい。このような変形例について、以下に説明する。
図７は、塗装用ツール１００の変形例を示す正面透視図である。図２にかかる塗装用ツール１００との差異についてのみ説明する。図７における塗装用ツール１００は、高電圧発生器１４０、電線１４２を備える。高電圧発生器１４０は、ハウンジング１２０内部に配置されており、エアモータ１０２とリヤプレート１２２との間に配置されている。高電圧発生器１４０は、塗装用ツール１００の外部から低電圧ＬＶが印加され、高電圧に昇圧する。電線１４２は、高電圧発生器１４０とエアモータ１０２とを接続する。高電圧発生器１４０により発生した高電圧が、エアモータ１０２へと印加される。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、状態判定装置２の各部分（例えば、周波数成分取得部２２および異常判定部２４）を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
１００ 塗装用ツール
１０２ エアモータ
１０２ａ エアモータハウジング
１０２ｂ ラジアル空気軸受
１０２ｃ スラスト空気軸受
１０２ｄ タービン
１０４ 回転軸
１０６ 回転霧化頭
１１０ フィードチューブ
１１２ トリガバルブ
１２０ ハウジング
１２０ａ １２０ｂ 外部電極
１２２ リヤプレート
１３０ 振動検出部
１３２ 角加速度検出部
１ 塗装装置
２００ ホローリスト（Hollow Wrist）
２５０ 接続部
３１０ ギヤポンプ
４０２、４０４、４０６ チューブ
２ 状態判定装置
２２ 周波数成分取得部
２４ 異常判定部

Claims (11)

  1. 気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定装置であって、
    該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、
    前記状態判定装置は、
    前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得部と、
    前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定部と、
    を備えた状態判定装置。
  2. 請求項１に記載の状態判定装置であって、
    前記振動検出部は、加速度センサ、マイクロフォンおよび変位センサのうちのいずれか一つである、
    状態判定装置。
  3. 請求項１に記載の状態判定装置であって、
    前記振動検出部が、前記エアモータから見て、前記回転霧化頭とは反対側に配置されている、
    状態判定装置。
  4. 請求項１に記載の状態判定装置であって、
    前記塗装装置は、さらに、前記塗料を前記回転霧化頭に向けて送り出すギヤポンプと、前記回転霧化頭の姿勢を変化させる回転部とを有し、
    前記周波数成分取得部が、さらに、前記ギヤポンプにおけるギヤの回転の際の接触および／または前記回転部における回転部材の回転の際の接触に起因する周波数成分を取得し、
    前記異常判定部が、前記周波数成分取得部の取得結果に基づき、さらに、前記ギヤポンプおよび／または前記回転部の異常の有無を判定する、
    状態判定装置。
  5. 請求項４に記載の状態判定装置であって、
    前記振動検出部が、前記エアモータと前記回転部との間に配置されている、
    状態判定装置。
  6. 請求項５に記載の状態判定装置であって、
    前記回転部が、前記エアモータと前記ギヤポンプとの間に配置されている、
    状態判定装置。
  7. 請求項１に記載の状態判定装置であって、
    前記塗装装置は、前記塗装装置の角加速度を検出する角加速度検出部をさらに備え、
    前記異常判定部は、さらに、前記角加速度検出部の検出結果に基づき、前記塗装装置の異常の有無を判定する、
    状態判定装置。
  8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の状態判定装置であって、
    前記周波数成分取得部が、前記振動検出部から、その検出結果を、無線通信により取得している、
    状態判定装置。
  9. 気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定方法であって、
    該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、
    前記状態判定方法は、
    前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、
    前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程と、
    を備えた状態判定方法。
  10. 気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、
    前記状態判定処理は、
    前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、
    前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程と、
    を備えたプログラム。
  11. 気体の供給により回転するエアモータと、前記エアモータの回転中心となる回転軸と、前記回転軸に接続され、塗料を噴霧する回転霧化頭とを有する塗装装置の状態を判定する状態判定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
    該塗装装置は、前記塗装装置の振動を検出する振動検出部をさらに備え、
    前記状態判定処理は、
    前記振動検出部の検出結果から、前記回転軸と前記エアモータとの接触に起因する周波数成分を取得する周波数成分取得工程と、
    前記周波数成分取得工程の取得結果に基づき、前記エアモータの異常の有無を判定する異常判定工程と、
    を備えた記録媒体。

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