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JP-2026076507-A - 塗装システム

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Abstract

【課題】ノズル形成面の湿潤および払拭に要する時間を短縮して、塗装の生産性を向上させることが可能な塗装ロボットを提供する。 【解決手段】塗装ロボット１０は、複数のノズル５４を有する塗装ヘッド５３を備える塗装ヘッドユニット５０と、塗装ヘッドユニット５０を先端に装着し、塗装ヘッドユニット５０を所望の位置へ移動させるロボットアームＲ１と、ノズル形成面５２を湿潤させつつ払拭するための払拭機構２００とを有し、払拭機構２００は、ノズル形成面５２に当接しつつ摺動する払拭部材と、ロボットアームＲ１または塗装ヘッドユニット５０に取り付けられ、ノズル形成面５２に対する払拭部材２１０の摺動をガイドするガイド機構２２０と、払拭部材２１０をノズル形成面５２に対して摺動させる駆動力を与える払拭用アクチュエータ２３０とを備えている。 【選択図】図２

Inventors

  • 多和田 孝達
  • 山崎 拓郎
  • 梅澤 徳夫

Assignees

  • アーベーベー・シュバイツ・アーゲー

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (10)

  1. 車両の塗装部位への塗装を行う塗装ロボットであって、 塗料の液滴を吐出する複数のノズルを有する塗装ヘッドを備える塗装ヘッドユニットと、 前記塗装ヘッドユニットを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドユニットを所望の位置へ移動させるロボットアームと、 前記ノズルが開口しているノズル形成面を湿潤させつつ払拭するための払拭機構と、 を有し、 前記払拭機構は、 前記ノズル形成面に当接しつつ摺動する払拭部材と、 前記ロボットアームまたは前記塗装ヘッドユニットに取り付けられ、前記ノズル形成面に対する前記払拭部材の摺動をガイドするガイド機構と、 前記払拭部材を前記ノズル形成面に対して摺動させる駆動力を与える払拭用アクチュエータと、 を備えることを特徴とする塗装ロボット。
  2. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記塗装ヘッドの作動を制御するヘッド制御部および前記払拭用アクチュエータの作動を制御する払拭制御部を備え、 前記払拭制御部は、所定の払拭タイミングが到来すると共に前記ヘッド制御部による制御で前記塗装ヘッドが吐出停止となった際に、前記払拭用アクチュエータを作動させて前記ガイド機構を介して前記払拭部材を前記ノズル形成面に対して摺動させる、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  3. 請求項２記載の塗装ロボットであって、 前記ロボットアームの作動を制御するロボットアーム制御部を備え、 前記ロボットアーム制御部は、前記払拭制御部の制御による前記払拭用アクチュエータの作動に先立って、前記ロボットアームの作動によって前記塗装ヘッドユニットを移動させて前記ノズル形成面を傾斜させる制御を行う、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  4. 請求項２記載の塗装ロボットであって、 前記払拭制御部は、前記払拭部材による払拭がなされない場合には、 前記ノズル形成面から退避した退避位置に前記払拭部材を移動させるように前記払拭用アクチュエータの作動を制御する、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  5. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記払拭機構は、前記塗装ヘッドユニットに取り付けられている、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  6. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記払拭機構は、前記ロボットアームに取り付けられている、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  7. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記払拭機構は、回転可能な保持筒の表面に前記塗料の溶剤を吸液可能な吸収部材が設けられた払拭ローラを備える、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  8. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記払拭機構は、前記ノズル形成面に沿って摺動することで前記塗料の溶剤を吸液可能な吸液部材から形成される払拭用ワイパを備える、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  9. 請求項１記載の塗装ロボットであって、 前記払拭機構は、前記ノズル形成面を遮蔽すると共に当該ノズル形成面との間にキャップ凹部が存在するキャップ部材である、 ことを特徴とする塗装ロボット。
  10. 請求項１から８のいずれか１項に記載の前記塗装ロボットを含む一対の塗装ロボットを用いる塗装システムであって、 前記ロボットアームの作動を制御するロボットアーム制御部を備え、 一方の前記塗装ロボットは、前記払拭機構を有し、 他方の前記塗装ロボットの前記ノズル形成面を、一方の前記塗装ロボットの前記払拭機構で払拭するように、一方の前記塗装ロボットの前記ロボットアーム制御部が前記ロボットアームの作動を制御しつつ、他方の前記塗装ロボットの前記ロボットアーム制御部が前記ロボットアームの作動を制御する、 ことを特徴とする塗装システム。

Description

本発明は、塗装ロボットを備える塗装システムに関する。 自動車等の車両の塗装ラインにおいては、ロボットを用いたロボット塗装が主流となっている。このロボット塗装に関する構成の一例として、たとえば特許文献１には、ノズル面（１２）をワイパ（１４）によって払拭することについて記載されている。この特許文献１には、アーム（２１）の自由度に応じてロボット（２０）の近傍に固定されたワイパ（１４）に対し、ヘッド（１０）を移動させてノズル面（１２）を払拭させる構成について開示されている。 特許第７４０８６７６Ｂ２号公報 本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットの全体構成を示す概略図である。図１に示す塗装ロボットを備える塗装システムの概略的な構成を示す図である。図１に示す塗装ロボットが備える塗装ヘッドユニットのうち、塗料を吐出させるノズル形成面を正面視した状態を示す図である。図３に示す塗装ヘッドユニットとは異なる他の塗装ヘッドユニットにおけるノズル形成面の構成を示す平面図である。本発明の第１構成例に係る払拭機構の概略的な構成を示す図である。図５に示す払拭機構のローラ移動機構および払拭用アクチュエータの構成の一例を示す図である。本発明の第２構成例に係る払拭機構の概略的な構成を示す図である。図７に示す構成において、払拭用ワイパの移動方向の下流側に、湿潤部材を配置する構成を示す図である。本発明の第３構成例に係る湿潤機構の概略的な構成を示す図である。本発明の第４構成例に係る湿潤機構の概略的な構成を示す図である。本発明の第５構成例に係る払拭機構が装着された塗装ロボットを示す図である。本発明の第６構成例に係る払拭機構が装着された塗装ロボットを示す図である。本発明の第７構成例に係る払拭機構が装着された塗装ロボットを示す図である。本発明の第８構成例に係る２台の塗装ロボットを用いてノズル形成面を払拭する塗装システムを示す図である。本発明の第９構成例に係る２台の塗装ロボットを用いてノズル形成面を払拭する塗装システムを示す図である。 以下、本発明の一実施の形態に係る塗装システム１および塗装ロボット１０について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、必要に応じて、Ｘ方向はノズル形成面５２（塗装ヘッド５３）の長手方向とし、Ｘ１側は図３における右側、Ｘ２側は図３における左側とする。また、Ｙ方向はノズル形成面５２（塗装ヘッド５３）の短手方向（幅方向）とし、Ｙ１側は図３における紙面上側、Ｙ２側は図３における紙面下側とする。 （１．塗装システム１および塗装ロボット１０の概要について） 本実施の形態の塗装システム１および塗装ロボット１０は、自動車製造の工場における塗装ラインに位置する車両または車両部品（以下、車両の一部となる車両部品も車両として説明する）といった塗装対象物に対して、「塗装」を行うものであり、塗膜を塗装対象物の表面に形成して、その表面の保護や美観を与えることを目的としている。したがって、所定時間毎に、塗装ラインに沿って移動してくる車両に対し、一定の時間内に所望の塗装品質にて、塗装を行う必要がある。 また、本実施の形態の塗装システム１および塗装ロボット１０では、上述した塗膜を形成するのみならず、各種のデザインや画像を、車両や車両部品といった塗装対象物に対して形成することが可能である。なお、塗装対象物は、車両や車両部品には限られず、自動車以外の各種部品（一例としては、飛行機や鉄道の外装部品）等、塗装を行う必要があるものであれば良い。 図１は、本発明の一実施の形態に係る塗装ロボット１０の全体構成を示す概略図である。図２は、図１に示す塗装ロボット１０を備える塗装システム１の概略的な構成を示す図である。図２に示すように、塗装システム１は、塗装ロボット１０と、画像処理装置４００とを備えている。 塗装ロボット１０は、図１に示すように、ロボット本体２０と、塗装ヘッドユニット５０とを主要な構成要素としている。図１に示す塗装ロボット１０は、その一例として、６軸の垂直多関節ロボットを示しているが、当該塗装ロボット１０は、６軸以外の垂直多関節型、水平多関節型、直交ロボット等、どのようなタイプのロボットでも良い。 （１－１．ロボット本体２０について） 図１に示すように、ロボット本体２０は、基台２１と、第１～第６回転軸２２ａ～２２ｆと、脚部２３と、第１回動アーム２４と、第２回動アーム２５と、回転アーム２６と、リスト部２７と、これらを駆動させるモータＭ１～Ｍ６（図２参照）と、を主要な構成要素としている。なお、脚部２３からリスト部２７までの部分は、ロボットアームＲ１に対応するが、基台２１等のようなそれ以外の部分も、ロボットアームＲ１に対応するものとしても良い。 これらのうち、基台２１は床面等の設置部位に設置される部分であるが、この基台２１が設置部位に対して走行可能であっても良い。また、脚部２３は、基台２１から上部に向かい立設された部分であり、モータＭ１（図２参照）の駆動によって第１回転軸２２ａを介して基台２１に対して回転可能に設けられている。なお、脚部２３は、基台２１に対して回転しないように構成しても良い。 また、脚部２３の上端には、モータＭ２の駆動によって第２回転軸２２ｂを介して第１回動アーム２４が回動可能に設けられている。さらに、第１回動アーム２４の先端側には、モータＭ３の駆動によって第３回転軸２２ｃを介して第２回動アーム２５が回動可能に設けられている。 また、第２回動アーム２５の先端側には、回転アーム２６が第２回動アーム２５の中心軸周りに回転可能に設けられている。この回転アーム２６は、モータＭ４の駆動によって、第４回転軸２２ｄを介して回転可能となっている。また、回転アーム２６の先端側には、リスト部２７が設けられている。このリスト部２７は、モータＭ５およびモータＭ６の駆動によって、たとえば２つ等の複数の異なる向きの軸部を中心に、回転運動を可能としている。図１においては、その回転運動が可能な回転軸を、それぞれ第５回転軸２２ｅおよび第６回転軸２２ｆとしている。それにより、塗装ヘッドユニット５０の向きを精度良くコントロールすることが可能となっている。なお、軸部の個数は、２つ以上であれば幾つでも良い。 また、リスト部２７には、塗装ヘッドユニット５０が取り付けられているが、この塗装ヘッドユニット５０は、リスト部２７に対して着脱自在に設けられていても良い。 （１－２．塗料・洗浄液供給部４０について） 図２に示すように、塗装システム１および塗装ロボット１０には、塗料・洗浄液供給部４０が設けられている。塗料・洗浄液供給部４０は、塗装ヘッドユニット５０に向けて塗料または洗浄液を供給するための部分である。このため、塗料・洗浄液供給部４０は、不図示の塗料貯留部から塗料を供給する、または不図示の洗浄液貯留部から洗浄液を供給するための供給路４１と、不図示のポンプと、不図示の弁等と、吐出されなかった塗料または洗浄済みの洗浄液を回収するための戻り流路４２とを備えている。 ここで、塗料・洗浄液供給部４０には、切替制御弁４５が設けられている。切替制御弁４５は、不図示の塗料貯留部から塗料を供給するのか、または不図示の洗浄液貯留部から洗浄液を供給するのかを切り替えるための制御弁であり、後述する塗料・洗浄液供給制御部８０での制御によって作動する。このような切替制御弁４５を備えることで、塗料・洗浄液供給部４０では、塗料と洗浄液のいずれかを選択的に供給することが可能となっている。 なお、塗料が塗装ロボット１０の外部から供給される構成を採用する場合には、塗装ロボット１０は、塗料を貯留する部分を備えなくても良く、塗装ロボット１０の外部に塗料を貯留する部分を備えても良い。 （１－３．塗装ヘッドユニットについて） 次に、塗装ヘッドユニット５０について説明する。図３は、塗装ヘッドユニット５０のうち、塗料を吐出させるノズル形成面５２を正面視した状態を示す図である。図３に示すように、塗装ヘッドユニット５０は、不図示のヘッドカバーを備え、そのヘッドカバー内に、塗装ヘッド５３を始めとする種々の構成が内蔵されている。なお、塗装ヘッド５３には、塗料を吐出するための多数のノズル５４が設けられている。 図３に示すように、塗装ヘッド５３のうち、塗料を吐出する側の面（ノズル形成面５２）には、複数のノズル５４の開口部分が露呈している。なお、以下の説明では、ノズル５４の開口部分も、ノズル５４と称呼する。 また、ノズル形成面５２においては、ノズル５４が塗装ヘッドユニット５０の長手方向に対して傾斜する方向に連なるノズル列５５が複数設けられている。かかるノズル列５５には、本実施の形態では、主走査方向（Ｙ方向）の一方側（Ｙ２側）に存在する第１ノズル列５５Ａと、主走査方向の他方側（Ｙ１側）に存在する第２ノズル列５５Ｂとが設けられている。 なお、塗料を吐出する場合、第１ノズル列５５Ａにおける隣り合うノズル５４から吐出される液滴の間に、第２ノズル列５５Ｂにおけるノズル５４から吐出される液滴が着弾されるように、各ノズル５４の駆動タイミングが制御される。それにより、塗装の際にドット密度を向上させることができる。 また、図３に示す構成では、第１ノズル列５５Ａのノズル５４の配列と、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４の配列とは、塗装ヘッド５３の短手方向（Ｙ方向；主走査方向）に対して傾斜している。しかしながら、このようなノズル５４の配列を採用しなくても良い。例えば、ノズル列５５は、塗装ヘッド５３の短手方向（Ｙ方向）に沿うように配置されていても良い。また、ノズル列５５は、塗装ヘッド５３の短手方向（Ｙ方向；主走査方向）において、第１ノズル列５５Ａと第２ノズル列５５Ｂとに分けられずに１つのノズル列５５であっても良く、３つ以上のノズル列に分けられていても良い。 上記の塗装ヘッド５３の内部には、不図示の塗料を流すための流路が設けられている。また、塗装ヘッド５３の内部には、不図示のノズル加圧室が設けられていて、そのノズル加圧室のいずれかの壁面には、当該ノズル加圧室の体積を変化させて塗料をノズル５４から吐出させるための圧電基板６２（図２参照）が配置されている。したがって、外部から圧電基板６２に電圧を印加することで圧電基板６２が伸縮してノズル加圧室の体積が変化し、ノズル５４から塗料を吐出可能となっている。 なお、塗装ヘッド５３は、図３に示す構成には限られない。例えば、図４に示すように、複数のノズル５４が塗装ヘッド５３の短手方向（幅方向；Ｙ方向）に沿って並ぶことでノズル列５５を構成するようにしても良い。また、図４に示すような塗装ヘッド５３を用いて車両に塗装を行う場合、塗装ヘッド５３の長手方向が、塗装ヘッド５３の主走査方向に対して若干傾斜させた状態で塗装を実行するようにしても良い。 たとえば、図３に示す塗装ヘッド５３の構成では、ノズル列５５は主走査方向に対して角度αだけ傾斜しているとすると、塗装ヘッド５３の長手方向を、塗装ヘッド５３の主走査方向に対して角度αだけ傾斜させるようにすればよい。このように傾斜させる場合には、各ノズル５４からの塗料の吐出タイミングを調整するだけで、図３に示す塗装ヘッド５３と同等の塗装を実現することができる。 （１－４．塗装システム１の制御的な構成について） 次に、塗装システム１の作動を制御するための制御的な構成について説明する。なお、以下に説明する制御的な構成は、制御部に対応する。図２に示すように、塗装ロボット１０は、ロボットアーム制御部７０と、塗料・洗浄液供給制御部８０と、ヘッド制御部９０と、払拭制御部１００と、主制御部１１０と、払拭機構２００とを備えている。また、塗装ロボット１０は、画像処理装置４００に接続されることで、塗装システム１を構成している。 なお、ロボットアーム制御部７０、塗料・洗浄液供給制御部８０、ヘッド制御部９０、払拭制御部１００、