WO2018003396A1 - 状態判定装置、方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

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勝 寺田
ステイナー リベランド
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Definitions

  • the present invention relates to detection of an abnormality in a coating apparatus.
  • a coating apparatus that rotates a rotary atomizing head with an air motor is known (see, for example, Patent Document 1).
  • a rotary atomizing head is connected to the rotary shaft of the air motor.
  • the rotary atomizing head is eccentric with respect to the rotating shaft, the whirling occurs, and the rotating shaft or the air motor bearing may eventually be damaged.
  • an object of the present invention is to detect an abnormality of a rotating part in a coating apparatus.
  • a state determination device is a coating device having an air motor that rotates by supplying gas, a rotating shaft that is a rotation center of the air motor, and a rotary atomizing head that is connected to the rotating shaft and sprays paint.
  • a state determination device for determining a state wherein the coating device further includes a vibration detection unit that detects vibration of the coating device, and the state determination device is configured to detect the rotation shaft and the rotation shaft based on a detection result of the vibration detection unit.
  • a frequency component acquisition unit that acquires a frequency component resulting from contact with the air motor, and an abnormality determination unit that determines whether the air motor is abnormal based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit.
  • an air motor that rotates by supplying gas, a rotary shaft that is a rotation center of the air motor, and a rotary atomizing head that is connected to the rotary shaft and sprays paint.
  • a state determination device for determining the state of the coating apparatus having the above is provided.
  • the coating apparatus further includes a vibration detection unit that detects vibration of the coating apparatus.
  • the frequency component acquisition unit acquires a frequency component resulting from contact between the rotation shaft and the air motor from the detection result of the vibration detection unit.
  • the abnormality determination unit determines whether the air motor is abnormal based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit.
  • the vibration detection unit may be any one of an acceleration sensor, a microphone, and a displacement sensor.
  • the vibration detection unit may be arranged on the side opposite to the rotary atomizing head when viewed from the air motor.
  • the coating device further includes a gear pump that sends the paint toward the rotary atomizing head, and a rotating unit that changes the posture of the rotary atomizing head.
  • the frequency component acquisition unit further acquires a frequency component resulting from contact during rotation of the gear in the gear pump and / or contact during rotation of the rotating member in the rotation unit, and the abnormality determination unit Based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit, it may be further determined whether or not the gear pump and / or the rotation unit is abnormal.
  • the vibration detection unit may be disposed between the air motor and the rotation unit.
  • the rotating unit may be disposed between the air motor and the gear pump.
  • the coating device further includes an angular acceleration detection unit that detects an angular acceleration of the coating device, and the abnormality determination unit further includes a detection result of the angular acceleration detection unit. Based on this, it may be determined whether there is an abnormality in the coating apparatus.
  • the frequency component acquisition unit may acquire the detection result from the vibration detection unit by wireless communication.
  • the present invention is a state for determining the state of a coating apparatus having an air motor that rotates by supplying gas, a rotating shaft that serves as a rotation center of the air motor, and a rotary atomizing head that is connected to the rotating shaft and sprays paint.
  • the coating apparatus further includes a vibration detection unit that detects vibration of the coating apparatus, and the state determination method is based on a detection result of the vibration detection unit, and the contact between the rotating shaft and the air motor.
  • This is a state determination method including a frequency component acquisition step for acquiring a frequency component resulting from the above and an abnormality determination step for determining whether the air motor is abnormal based on the acquisition result of the frequency component acquisition step.
  • the present invention is a state for determining the state of a coating apparatus having an air motor that rotates by supplying gas, a rotating shaft that serves as a rotation center of the air motor, and a rotary atomizing head that is connected to the rotating shaft and sprays paint.
  • a program for causing a computer to execute a determination process wherein the coating apparatus further includes a vibration detection unit that detects vibration of the coating apparatus, and the state determination process is based on a detection result of the vibration detection unit,
  • a program comprising: a frequency component acquisition step for acquiring a frequency component resulting from contact between the rotary shaft and the air motor; and an abnormality determination step for determining whether the air motor is abnormal based on the acquisition result of the frequency component acquisition step. It is.
  • the present invention is a state for determining the state of a coating apparatus having an air motor that rotates by supplying gas, a rotating shaft that serves as a rotation center of the air motor, and a rotary atomizing head that is connected to the rotating shaft and sprays paint.
  • a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute a determination process, wherein the coating apparatus further includes a vibration detection unit that detects vibration of the coating apparatus, and the state determination process includes: Based on the detection result of the vibration detection unit, a frequency component acquisition step of acquiring a frequency component resulting from contact between the rotating shaft and the air motor, and the presence or absence of abnormality of the air motor based on the acquisition result of the frequency component acquisition step. An abnormality determination step for determining a recording medium.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a painting tool 100 according to a first embodiment of the present invention. It is a functional block diagram of the coating apparatus 1 and the state determination apparatus 2 concerning 1st embodiment of this invention. It is a figure which shows the detection result (FIG.4 (a)) of the vibration detection part 130 concerning 1st embodiment of this invention, and the acquisition result (FIG.4 (b)) of the frequency component acquisition part 22. FIG. It is a figure which shows the acquisition result of the frequency component acquisition part 22 concerning 2nd embodiment of this invention, and is related with the air motor 102 (FIG.5 (a)), and is related with the gear pump 310 (FIG.5 (b)).
  • FIG. 5C It is a functional block diagram of the coating apparatus 1 and the state determination apparatus 2 concerning 3rd embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a front perspective view showing a modification of the painting tool 100.
  • FIG. 1 is a front view of a coating apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • a painting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a painting tool 100.
  • the coating apparatus 1 further includes a well-known hollow wrist 200, a connection portion 250, a robot arm 300, a gear pump 310, a color change valve 320, a motor 330, a drive shaft 340, tubes 402, 404, 406, a shoulder portion 410, It has a connection part 420.
  • the painting tool 100 is a tool attached to the tip of the robot arm 300 via a hollow list 200 and a wrist (rotating part).
  • the painting tool 100 is a tool for painting the paint P on a painting target (not shown) (for example, a car body).
  • a hollow wrist 200 and a connection portion 250 are for changing the posture of the coating tool 100 (rotating atomizing head 106) with respect to the tip of the robot arm 300 (corresponding to a “rotating portion”). .
  • the connecting portion 250 is for engaging the hollow list 200 and the painting tool 100.
  • the painting tool 100 is directly attached to the connecting portion 250.
  • the Hollow Wrist 200 includes a gear and a bearing, and the rotational movement of the gear and the bearing is transmitted to the painting tool 100 via the connection portion 250, so that the painting tool 100 (the rotary atomizing head 106) is provided. Change the posture.
  • the connecting portion 250 is disposed between the hollow list 200 and the painting tool 100.
  • the robot arm 300 receives the rotational motion of the shoulder portion 410 and transmits it to the painting tool 100 via the hollow list 200 and the connection portion 250.
  • the gear pump 310 has a gear, and the paint P is pressurized by the rotation of the gear, and is rotated via a tube 406 from a paint source (not shown) (connected to the tube 402) via tubes 402 and 404.
  • the paint P is sent out toward the atomizing head 106.
  • the color of the paint P is changed by opening and closing each of the color change valves 320.
  • the motor 330 drives the gear pump 310 via the drive shaft 340.
  • the drive shaft 340 is a rotation shaft for driving the gear pump 310.
  • the shoulder 410 is rotatable, has a motor, and is connected to a robot body (not shown).
  • the connection part 420 connects the shoulder part 410 and the robot arm 300.
  • FIG. 2 is a front perspective view of the painting tool 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a painting tool 100 according to an embodiment of the present invention includes an air motor 102, a rotary shaft 104, a rotary atomizing head 106, a feed tube 110, a trigger valve 112, a housing 120, external electrodes 120a and 120b, a rear plate 122, and a vibration detector. 130.
  • the air motor 102 includes an air motor housing 102a, a radial air bearing 102b, a thrust air bearing 102c, and a turbine 102d.
  • the air motor housing 102 a is a housing for the air motor 102.
  • the radial air bearing 102 b is a radial bearing that is provided inside the air motor housing 102 a and supports the rotating shaft 104.
  • the thrust air bearing 102 c is a thrust bearing that is provided inside the air motor housing 102 a and supports the rotating shaft 104.
  • the radial air bearing 102b is disposed closer to the rotary atomizing head 106 than the thrust air bearing 102c.
  • the radial air bearing 102b and the thrust air bearing 102c are air bearings.
  • Air (bearing air) BA for example, compressed air
  • Air (bearing air) BA for example, compressed air
  • the turbine 102d is an impeller.
  • the thrust air bearing 102c is in contact with the right end surface of the rotating shaft 104 via air (bearing air) BA.
  • the air motor 102 rotates by supplying gas (turbine air) TA (for example, air). That is, when the gas (turbine air) TA hits the turbine 102 d of the air motor 102, the turbine 102 d rotates around the rotation shaft 104.
  • gas (turbine air) TA for example, air
  • the rotation speed is, for example, 3,000 to 150,000 rpm. The rotation speed can be changed according to the coating conditions.
  • the rotation shaft 104 is the rotation center of the air motor 102. That is, the rotation shaft 104 is the rotation center of the turbine 102 d of the air motor 102.
  • a tapered surface (not shown) whose diameter decreases toward the front is provided in front of the rotating shaft 104 (on the side of the rotary atomizing head 106).
  • a male thread portion (not shown) for attaching the rotary atomizing head 106 is formed in front of the tapered surface, and the rotary atomizing head 106 is attached.
  • Rotating atomizing head 106 is connected to rotating shaft 104 and sprays paint P.
  • the feed tube 110 supplies the paint P or the cleaning fluid (not shown) toward the rotary atomizing head 106.
  • the feed tube 110 extends through the rotation shaft 104 to the tip of the rotation shaft 104.
  • the distal end side of the feed tube 110 protrudes from the distal end of the rotating shaft 104 and protrudes from the rotary atomizing head 106.
  • the trigger valve 112 is in contact with the right end surface of the rotating shaft 104 and is connected to the feed tube 110.
  • the trigger valve 112 is driven by pilot air PA (for example, air), and switches whether the paint P is allowed to flow through the feed tube 110 or not.
  • pilot air PA for example, air
  • the housing 120 is a housing for the painting tool 100, and opens rearward (on the side opposite to the rotary atomizing head 106).
  • An air motor 102, a rotating shaft 104, a feed tube 110 and a trigger valve 112 are disposed inside the housing 120.
  • the rear plate 122 closes a rear opening in the housing 120.
  • the rear plate 122 is grounded.
  • External electrodes 120a and 120b are arranged outside the housing 120, and a high voltage HV is applied from the outside of the painting tool 100. Thereby, a high voltage (for example, minus 90 kV) is applied to the air motor 102, the feed tube 110, and the rotary atomizing head 106 during painting.
  • a high voltage for example, minus 90 kV
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1.
  • the vibration detection unit 130 is, for example, an acceleration sensor, but may be a microphone or a displacement sensor.
  • the vibration detection unit 130 is disposed on the side opposite to the rotary atomizing head 106 when viewed from the air motor 102.
  • the vibration detection unit 130 is disposed between the rotary atomizing head 106 and the gear pump 310.
  • the vibration detection unit 130 is disposed on the rear plate 122.
  • the rotation detection fiber cable F is for taking out the measurement result of a sensor (not shown) for detecting the rotation speed of the air motor 102 to the outside of the coating tool 100.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the coating apparatus 1 and the state determination apparatus 2 according to the first embodiment of the present invention.
  • the coating apparatus 1 is simply illustrated as a block, and only the vibration detection unit 130 is illustrated as a block as a component.
  • the state determination device 2 determines the state of the coating device 1 and includes a frequency component acquisition unit 22 and an abnormality determination unit 24.
  • the frequency component acquisition unit 22 acquires a frequency component resulting from the contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102 from the detection result of the vibration detection unit 130.
  • the frequency component acquisition unit 22 acquires the detection result from the vibration detection unit 130 by wireless communication. However, it is also conceivable to acquire it by wired communication.
  • the abnormality determination unit 24 determines whether the air motor 104 is abnormal based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit 22.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a detection result (FIG. 4A) of the vibration detection unit 130 and an acquisition result (FIG. 4B) of the frequency component acquisition unit 22 according to the first embodiment of the present invention.
  • the vibration detection part 130 detects the vibration of the coating device 1 as a change with respect to time [s] of acceleration [m / s ⁇ 2 >]. Although the coating apparatus 1 vibrates due to various factors, vibration due to contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102 is also included.
  • This contact occurs once, for example, while the air motor 102 rotates once.
  • the rotation speed of the air motor 102 is 30 krpm
  • the contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102 occurs 500 times per second. Therefore, 500 Hz vibration occurs.
  • this contact may occur 12, 14, 16, 18, 20,... Times while the air motor 102 rotates 10 times. Therefore, vibrations of 600, 700, 800, 900, 1000, ... Hz occur.
  • vibrations of 500, 600, 700, 800, 900, 1000, ... Hz are referred to as 1, 2, 3, 4, 5, 6,.
  • the frequency component acquisition unit 22 performs an FFT analysis on the detection result of the vibration detection unit 130, and performs vibrations of 500, 600, 700, 800, 900, 1000, ... Hz (1, 2, 3 , 4, 5, 6,...
  • the abnormality determination unit 24 determines threshold values for the following vibrations 1, 2, 3, 4, 5, 6,..., And when the next vibration component exceeds the threshold value, the air motor 104 It is determined that an abnormality (such as whirling) has occurred.
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1 as a change of the acceleration [m / s 2 ] with respect to the time [s], the graphs of FIG. 4A and FIG. Each vertical axis represents acceleration [m / s 2 ].
  • the vibration detection unit 130 is a microphone
  • the vibration of the coating apparatus 1 is detected as a change in the sound pressure [dB] with respect to the time [s], and thus FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b).
  • the vertical axis of each graph is the sound pressure [dB].
  • the vibration detection unit 130 is a displacement sensor
  • the vibration of the coating apparatus 1 is detected as a change with respect to time [s] of the displacement [m] at the point where the vibration detection unit 130 is disposed.
  • the vertical axis of the graphs of FIGS. 4A and 4B is the displacement [m].
  • the gear pump 310 drives the gear pump 310 via the drive shaft 340.
  • the gear pump 310 pressurizes the paint P by the rotation of its own gear, and applies the paint P from the paint source (not shown) through the tubes 402 and 404 toward the rotary atomizing head 106 through the tube 406. Send it out.
  • the paint P flows into the feed tube 110 via the trigger valve 112.
  • the paint P is supplied from the feed tube 110 into the rotary atomizing head 106.
  • the paint P is made into a thin film along the creeping surface by the centrifugal force of the rotary atomizing head 106.
  • the thinned coating material P enters a liquid yarn state from the circumferential end of the rotary atomizing head 106 and adheres to a painting target (not shown) in a grounded state. Thereby, the object to be painted is painted with the paint P.
  • the rotation of the gear of the hollow list 200 changes the posture of the painting tool 100 (the rotary atomizing head 106) with respect to the tip of the robot arm 300 via the connection portion 250.
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1. The detection result is transmitted to the frequency component acquisition unit 22 of the state determination device 2 by wireless communication.
  • the frequency component acquisition unit 22 acquires a frequency component resulting from the contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102 from the detection result of the vibration detection unit 130.
  • the air motor 102 rotates normally, so that 1, 2, 3, 4, 5, 6,... For b)), the acceleration does not exceed the threshold value.
  • the abnormality determination unit 24 determines that the air motor 104 is normal.
  • an abnormality such as swinging
  • the acceleration exceeds the threshold value.
  • the abnormality determination unit 24 determines that an abnormality (such as swinging) of the air motor 104 has occurred.
  • the first embodiment it is possible to detect an abnormality of the air motor 102 that is a rotating part in the coating apparatus 1.
  • the state determination apparatus 2 according to the second embodiment is capable of detecting abnormalities in the gear pump 310 and the rotating unit (the hollow list 200 and the connecting unit 250) in addition to the air motor 102, in the first embodiment. And different. However, in addition to the air motor 102, the state determination device 2 according to the second embodiment may only be able to detect an abnormality in the gear pump 310 or the rotation unit (the hollow list 200 and the connection unit 250).
  • the configuration of the coating apparatus 1 in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the state determination device 2 is for determining the state of the coating device 1 and includes a frequency component acquisition unit 22 and an abnormality determination unit 24 (similar to FIG. 3).
  • the frequency component acquisition part 22 concerning 2nd embodiment acquires the frequency component resulting from the contact of the rotating shaft 104 and the air motor 102 similarly to 1st embodiment. Furthermore, the frequency component acquisition unit 22 according to the second embodiment is configured so that the contact of the gear pump 310 during rotation of the gear and the rotation of rotation members (for example, gears and bearings) in the rotation unit (the hollow list 200 and the connection unit 250). The frequency component resulting from the contact at the time of acquisition is acquired.
  • the abnormality determination part 24 concerning 2nd embodiment determines the presence or absence of abnormality of the air motor 104 similarly to 1st embodiment. Furthermore, the abnormality determination unit 24 according to the second embodiment further determines whether there is an abnormality in the gear pump 310 and the rotation unit based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit 22.
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1 as a change of the acceleration [m / s 2 ] with respect to the time [s].
  • the coating apparatus 1 vibrates due to various factors, vibration due to contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102 is also included. Furthermore, vibrations resulting from contact during gear rotation in the gear pump 310 are also included. In addition, vibrations caused by contact during rotation of rotating members (for example, gears and bearings) in the rotating parts (the hollow list 200 and the connecting part 250) are also included.
  • the vibration detection unit 130 Since the vibration detection unit 130 is disposed between the air motor 102 and the rotation unit (the hollow list 200 and the connection unit 250), it can detect vibrations related to both. In addition, the vibration detection unit 130 can detect vibration related to the gear pump 310.
  • FIG. 5 is a diagram showing acquisition results of the frequency component acquisition unit 22 according to the second embodiment of the present invention, which is related to the air motor 102 (FIG. 5A), and related to the gear pump 310 (FIG. 5). 5 (b)), and FIG. 5 (c) are related to the rotating part (the hollow list 200 and the connecting part 250).
  • FIG. 5 (a) is the same as FIG. 4 (b), and a description thereof will be omitted.
  • the vibration due to the (abnormal) contact during the rotation of the gear in the gear pump 310 occurs once, for example, while the gear in the gear pump 310 rotates once.
  • the rotation speed of the gear in the gear pump 310 is 300 rpm
  • (abnormal) contact between the gears occurs five times per second. Therefore, a vibration of 5 Hz occurs.
  • this contact may occur 12, 14, 16, 18, 20, 22,... Times while the gear rotates 10 times. Therefore, vibrations of 6, 7, 8, 9, 10, 11, ... Hz are generated.
  • the vibrations of 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11... Hz are called 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,.
  • the frequency component acquisition unit 22 performs FFT analysis on the detection result of the vibration detection unit 130, and performs vibrations of 5, Hz6, 7, 8, 9, 10, 11 ... Hz (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,...
  • the abnormality determination unit 24 determines a threshold value for the following vibrations 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., And when each vibration component exceeds this threshold value, It is determined that an abnormality of gear pump 310 (such as abnormal contact between gears) has occurred.
  • the vibration caused by the (abnormal) contact at the time of rotation of the rotating members (for example, gears and bearings) in the rotating part (hollow list 200 and connecting part 250) is, for example, during one rotation of the gear and bearing in the rotating part. Occurs once (primary vibration). This contact may occur 12, 14, 16, 18, 20, 22 ... times (2,3,4,5,6,7,... Next vibration) while the rotating member rotates 10 times. . When the rotating member rotates only a predetermined number of times (for example, 3.5 times), the number of times of contact increases or decreases in proportion to the predetermined number of times.
  • the frequency component acquisition unit 22 performs FFT analysis on the detection result of the vibration detection unit 130 to acquire 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,... .
  • the abnormality determination unit 24 determines a threshold value for the following vibrations 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., And when each vibration component exceeds this threshold value, It is determined that an abnormality of the rotating part has occurred.
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1 as a change of the acceleration [m / s 2 ] with respect to the time [s], FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. In each of the graphs of (c), the vertical axis represents acceleration [m / s 2 ].
  • the vibration detection unit 130 is a microphone
  • the vibration of the coating apparatus 1 is detected as a change of the sound pressure [dB] with respect to the time [s], and thus FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b).
  • the vibration detection unit 130 is a displacement sensor
  • the vibration of the coating apparatus 1 is detected as a change with respect to time [s] of the displacement [m] at the point where the vibration detection unit 130 is disposed.
  • the vertical axes of the graphs of FIGS. 5A, 5B, and 5C are all displacement [m].
  • the operation of the coating apparatus 1 in the second embodiment is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the vibration detection unit 130 detects the vibration of the coating apparatus 1. The detection result is transmitted to the frequency component acquisition unit 22 of the state determination device 2 by wireless communication.
  • the frequency component acquisition unit 22 uses the frequency component caused by the contact between the rotating shaft 104 and the air motor 102, the frequency component caused by the contact of the gear pump 310 during the rotation of the gear, and the rotation unit (The frequency component resulting from the contact at the time of rotation of the rotating member (for example, gear and bearing) in the hollow list 200 and the connecting portion 250) is acquired.
  • the air motor 102 rotates normally, so that 1, 2, 3, 4, 5, 6,... For a)), the acceleration does not exceed the threshold value.
  • the abnormality determination unit 24 determines that the air motor 104 is normal.
  • an abnormality such as swinging
  • the acceleration exceeds the threshold value.
  • the abnormality determination unit 24 determines that an abnormality (such as swinging) of the air motor 104 has occurred.
  • the abnormality determination unit 24 determines that the gear pump 310 is normal.
  • the abnormality determination unit 24 determines that an abnormality of the gear pump 310 has occurred.
  • the abnormality determining unit 24 determines that the rotating unit is normal.
  • the abnormality determining unit 24 determines that an abnormality of the rotating unit has occurred.
  • the second embodiment it is possible to detect abnormality of the air motor 102, the gear pump 310, and the rotating part (the hollow list 200 and the connecting part 250) that are rotating parts in the coating apparatus 1.
  • the frequency component acquisition unit 22 uses the frequency component resulting from the contact during the rotation of the gear in the gear pump 310 and the rotation member (for example, the hollow list 200 and the connection unit 250) (for example, , Gears and bearings) and both frequency components due to contact during rotation. However, either one may be acquired.
  • the frequency component acquisition unit 22 rotates a rotation component (for example, a gear and a bearing) in the frequency component or the rotation unit (the hollow list 200 and the connection unit 250) caused by the contact in the gear pump 310 when the gear rotates. You may make it acquire the frequency component resulting from contact.
  • a rotation component for example, a gear and a bearing
  • the rotation unit the hollow list 200 and the connection unit 250
  • the abnormality determination unit 24 further determines whether there is an abnormality in the gear pump 310 or the rotation unit based on the acquisition result of the frequency component acquisition unit 22.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the presence or absence of abnormality of the coating apparatus 1 is determined based on the angular acceleration of the coating apparatus 1.
  • the configuration of the coating apparatus 1 in the third embodiment is the same as that in the first embodiment except that the angular acceleration detection unit 132 is provided.
  • the angular acceleration detection unit 132 detects the angular acceleration of the coating apparatus 1 separately for an X component, a Y component, and a Z component. However, the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other.
  • the angular acceleration detection unit 132 is a gyro sensor arranged on the surface of the coating apparatus 1 (for example, the surface of the robot arm 300). However, the angular acceleration detection unit 132 may be integrated with the vibration detection unit 130.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the coating apparatus 1 and the state determination apparatus 2 according to the third embodiment of the present invention.
  • the coating apparatus 1 is simply illustrated as a block, and only the vibration detection unit 130, the angular acceleration detection unit 132, and the transmission unit 134 are illustrated as blocks.
  • the state determination device 2 determines the state of the coating device 1 and includes a reception unit 20, a frequency component acquisition unit 22, an abnormality determination unit 24, and an angular acceleration synthesis unit 26.
  • the coating apparatus 1 includes a vibration detection unit 130, an angular acceleration detection unit 132, and a transmission unit 134.
  • the vibration detection unit 130 is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the transmission unit 134 acquires detection results from the vibration detection unit 130 and the angular acceleration detection unit 132 and transmits the detection results to the state determination device 2.
  • the receiving unit 20 of the state determination device 2 receives the detection result from the transmission unit 134 of the coating device 1, the detection result of the vibration detection unit 130 is sent to the frequency component acquisition unit 22, and the detection result of the angular acceleration detection unit 132 is judged to be abnormal. To the unit 24 and the angular acceleration synthesis unit 26.
  • the frequency component acquisition unit 22 is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the angular acceleration synthesis unit 26 synthesizes the detection results of the angular acceleration detection unit 132 (X component, Y component, and Z component of the angular acceleration of the coating apparatus 1), obtains the angular acceleration of the coating apparatus 1, and determines the abnormality determination unit 24. To give.
  • the abnormality determination unit 24 determines abnormality based on the detection result of the vibration detection unit 130 (similar to the first embodiment or the second embodiment).
  • the abnormality determination unit 24 further detects the detection result of the angular acceleration detection unit 132 (the X component, the Y component, and the Z component of the angular acceleration of the coating apparatus 1 received from the reception unit 20 and the coating apparatus received from the angular acceleration synthesis unit 26. 1), the presence or absence of abnormality of the coating apparatus 1 is determined.
  • an upper limit and a lower limit (referred to as an upper limit threshold and a lower limit threshold, respectively) that are allowable for the angular acceleration of the coating apparatus 1 and the X, Y, and Z components of the angular acceleration of the coating apparatus 1 are determined. . Furthermore, the abnormality determination unit 24, if the X component, the Y component, and the Z component of the angular acceleration of the coating apparatus 1 received from the receiving unit 20 exceed the upper limit threshold or less than the lower limit threshold, Judge as abnormal. Moreover, the abnormality determination unit 24 determines that the abnormality is present if the angular acceleration of the coating apparatus 1 received from the angular acceleration synthesis unit 26 exceeds the upper limit threshold value or is less than the lower limit threshold value.
  • the abnormality determination based on the angular acceleration of the coating apparatus 1 can be performed. For example, when the coating apparatus 1 suddenly accelerates or suddenly decelerates, the angular acceleration suddenly increases or decreases. At this time, it can be determined whether or not an abnormality has occurred.
  • the high voltage HV is applied to the coating tool 100 from the outside.
  • the low voltage LV may be applied from the outside and may be set to a high voltage inside the painting tool 100. Such a modification will be described below.
  • FIG. 7 is a front perspective view showing a modification of the painting tool 100. Only differences from the painting tool 100 according to FIG. 2 will be described.
  • the painting tool 100 in FIG. 7 includes a high voltage generator 140 and an electric wire 142.
  • the high voltage generator 140 is disposed inside the housing 120 and is disposed between the air motor 102 and the rear plate 122.
  • the high voltage generator 140 is applied with a low voltage LV from the outside of the painting tool 100 and boosts the voltage to a high voltage.
  • the electric wire 142 connects the high voltage generator 140 and the air motor 102.
  • a high voltage generated by the high voltage generator 140 is applied to the air motor 102.
  • Each part of the state determination device 2 (for example, the frequency component acquisition unit 22 and the abnormality determination unit 24) is realized in a computer having a CPU, a hard disk, and a medium (floppy (registered trademark) disk, CD-ROM, etc.) reading device. Read the media that contains the program and install it on the hard disk. Such a method can also realize the above functions.

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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。

Description

状態判定装置、方法、プログラム、記録媒体
　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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