JP2683683B2 - 産業用ロボットおよびその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットおよびそ
の制御方法に関する。さらに詳しくは、塗布幅変更時の
過渡状態における塗布幅の乱れが低減されてなる産業用
ロボットおよびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、塗布作業の省力化を目的とし
て多数の産業用ロボットが用いられている。また、この
種作業における就労人口の減少から、従来人手によりな
されていた複雑な塗布作業についても産業用ロボットが
用いられるようになってきている。そのため、産業用ロ
ボットの適用範囲の拡大が求められている。

【０００３】かかる要求に対応すべく、図７に示すよう
に、塗装機器制御盤ｂに吐出量あるいは塗布幅を段階的
に切替えられる吐出量切替装置ｃを設け、この切替装置
ｃをロボットコントローラａにより制御することによ
り、吐出量あるいは塗布幅の切替えを行う制御方式がと
られている。

【０００４】すなわち、ロボットコントローラａから吐
出量あるいは塗布幅の切替えを吐出量切替装置ｃに指示
する。この指示を受けた吐出量切替装置ｃは、この指示
に対応した制御信号をサーボ増幅器ｄに出力する。この
制御信号を受けたサーボ増幅器ｄは、それに対応した駆
動電流をサーボモータｅに供給して、サーボモータｅを
所定回転数で回転する。その結果、このサーボモータｅ
により駆動されているギャポンプｇからは、所定量の吐
出がなされる。それに伴って、塗布ガンｈ（以下、単に
ガンということもある）から所定量の吐出あるいは塗布
がなされる。

【０００５】なお、このサーボモータｅの回転数はタコ
ジェネレータｆにより検出されて、サーボ増幅器ｄにフ
ィードバックされる。これにより、サーボモータｅの回
転数は所定値に維持されるとともに、ギャポンプｇの吐
出量も所定値に維持される。

【０００６】しかるに、このようにギャポンプｇを用い
て塗布ガンｈからの吐出量あるいは塗布幅を調整する方
式では、ギャポンプｇ吐出側から塗布ガンｈまでの配管
ｐ内の圧力が所定値に達しないと、塗布ガンｈからは所
定量の吐出あるいは塗布はなされない。そのため、運転
開始から配管ｐ内の圧力が所定値に達するまでの間は、
塗布ガンｈを閉とする制御方式が採用されている。

【０００７】すなわち、配管ｐに設置された圧力伝送器
ｔにより配管ｐ中の圧力が検出されるとともに、その値
が塗装機器制御盤ｂに設けられた圧力設定装置ｉに入力
される。圧力設定装置ｉは圧力が所定値に達するまでサ
ーボ増幅器ｄに回転継続信号を出力し続ける。

【０００８】圧力伝送器ｔからの圧力が所定値に到達す
るのに必要な時間が経過した後、ロボットコントローラ
ａはガン開閉制御装置ｊに塗布ガンｈの開を指示する。

【０００９】このように従来の制御方式では、圧力が所
定値に到達するまで、ロボットはガン開の指示を待たな
ければならないという問題点がある。

【００１０】塗布ガンｈが開になると、信号切替装置ｋ
により制御信号系が切替えられ、サーボ増幅器ｄへは吐
出量切替装置ｃからの制御信号が入力されるようにな
り、塗布ガンｈから所定量の塗布材料の吐出あるいは塗
布が継続される。

【００１１】この状態において、ロボットコントローラ
ａから、例えば吐出量の増大が吐出量切替装置ｃに入力
されると、吐出量切替装置ｃはレンジを上げ、サーボ増
幅器ｄにサーボモータｅの回転数の増大を指示する。

【００１２】しかしながら、配管材料は塗布ガンｈの自
由な移動を可能にするために、柔軟で可撓性を有するも
のが用いられているので、例えば、ギャポンプｇからの
吐出量が増大すると配管ｐ内の圧力が上昇するために配
管ｐが膨張してしまう。そのため、定常状態に達するま
で、ギャポンプｇからの吐出量の増大に見合う分の吐出
量の増大が塗布ガンｈ出口では得られない。その上、前
述のごとく、配管材料として柔軟で可撓性を有する材料
を用いているため、定常状態に達するまでの時間は、産
業用ロボットの制御系に用いられている各種の素子の応
答性と比較してかなり長い。なお、図中のｌはかかる配
管の膨張に伴う配管容量の増大による相当アキュームレ
ータを示す。

【００１３】かかる特性を有する産業用ロボットによ
り、図８に示す回転数指令値により塗装を行うと、図９
に示すように、塗装幅増大地点に比較的長いテーパ部ｍ
が形成されてしまう。この問題を回避するため、塗布量
を増大させる場合は、現状では塗布ガン開閉制御装置ｊ
により塗布ガンｈを一旦閉にして、圧力設定装置ｉの設
定圧力を上げ、配管ｐ内の圧力を所定値まで上昇せしめ
た後、再度塗布ガンｈを開にして塗装がなされるという
制御方法がとられている。

【００１４】そのため、吐出量切替え地点に形成される
テーパ部ｍが実用上問題のない程度まで短縮できるよ
う、過渡状態の時間を短縮することが、産業用ロボット
のユーザから求められている。

【００１５】また、吐出量あるいは塗布幅の切替えも段
階的にしかなし得ないために、かかる産業用ロボットに
よる塗装パターンも限られたものとならざるを得ないと
いう問題もある。

【００１６】さらに、圧力伝送器ｔの検出圧力は、ロボ
ットコントローラａには入力できないため、配管ｐ内の
圧力が異常に上昇した場合に、産業用ロボットを緊急に
停止するための圧力スイッチｓを別途配管ｐに設けなけ
ればならないという問題もある。

【００１７】その上、塗布材料の温度が変化した場合、
塗装機器制御盤ｂに備えられている温度調整装置ｎによ
り、サーボモータｅの回転数を調整して所定量の吐出を
得ることがなされている。これは、マニュアル操作によ
りなされるため手間がかかるとともに、温度変化が激し
い作業環境においては適切な吐出量が得にくいという問
題もある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、吐出量の変更
があった場合に生じる過渡状態の時間を短縮することに
より、吐出量変更地点に生じるテーパ部が実用上問題の
ない程度まで短縮でき、しかも吐出量の切替えが任意に
なし得る産業用ロボットおよびその制御方法を提供する
ことを主たる目的としている。

【００１９】また、本発明は、塗布材料の保持圧力が変
更された場合に生じる過渡状態の時間を短縮することに
よって、ガン開の待ち時間を短縮できる産業用ロボット
およびその制御方法も提供することを目的としている。

【００２０】さらに、本発明は、塗布材料の温度に変化
が生じても適切な吐布がなし得る産業用ロボットおよび
その制御方法をも提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の産業用ロボット
は、定量供給手段により塗布材料が塗布ガンに供給され
てなる産業用ロボットにおいて、前記産業用ロボットが
回転数制御手段を備えてなり、該回転数制御手段によ
り、前記定量供給手段の駆動手段が所望回転数により回
転され、それにより塗布ガンから所望の吐出量が得られ
ることを特徴とする。

【００２２】本発明の産業用ロボットにおいては、前記
定量供給手段が定量ポンプであり、前記駆動手段がモー
タであるのが好ましい。

【００２３】また、本発明の産業用ロボットにおいて
は、塗布材料の温度検出手段と、温度補正手段とが付加
されてなり、前記温度検出手段の検出温度に基づいて、
前記温度補正手段が補正回転数を算出してなるのが好ま
しい。

【００２４】さらに、本発明の産業用ロボットにおいて
は、前記補正回転数が、材料温度が低下した場合には、
前記所望回転数に所定回転数を加算することにより得ら
れ、材料温度が上昇した場合には、前記所望回転数から
所定回転数を減算することにより得られるのが好まし
い。

【００２５】一方、本発明の産業用ロボットの制御方法
は、回転数制御手段により回転数が制御されている、駆
動手段により駆動されている定量供給手段により、塗布
材料が塗布ガンに供給されてなる産業用ロボットの制御
方法であって、塗布材料の供給量を変更するときは、前
記回転数制御手段により、前記駆動手段を過渡状態期間
中は、過渡状態回転数で回転させることを特徴とする。

【００２６】本発明の産業用ロボットの制御方法におい
ては、前記塗布材料の供給量の変更が供給量を増大させ
る場合や、塗布材料の圧力を増大させる場合、前記過渡
状態回転数が所望回転数に増加量に応じた回転数を加算
することにより生成されるのが好ましく、また前記塗布
材料の供給量の変更が供給量を減少させる場合や、塗布
材料の圧力を減少させる場合、前記過渡状態回転数が所
望回転数から減少量に応じた回転数を減算することによ
り生成されるのが好ましい。

【００２７】また、本発明の産業用ロボットの制御方法
においては、塗布材料の温度を検出し、該検出温度によ
り、駆動手段の回転数を補正するのが好ましい。

【００２８】さらに、本発明の産業用ロボットの制御方
法においては、前記駆動手段の回転数の補正が、塗布材
料の温度が低下した場合には、前記所望回転数に所定回
転数を加算することによりなされ、塗布材料の温度が上
昇した場合には、前記所望回転数から所定回転数を減算
することによりなされるのが好ましい。

【００２９】

【作用】本発明の産業用ロボットは、前記のごとく構成
されているので、定量供給手段の吐出量を任意に設定す
ることができる。

【００３０】また、本発明の産業用ロボットの制御方法
によれば、定量供給手段の吐出量を変更する場合、変更
後における過渡状態の間は、駆動手段を過渡状態回転数
により回転させているので、配管の体積変化に要する時
間を短縮することができる。また、過渡状態においても
ガンからは所望吐出量に近い吐出がなされる。したがっ
て、吐出量変更地点に生ずるテーパ部を実用上問題のな
い程度にまで短縮することができる。

【００３１】また材料圧力を変更する場合、変更後にお
ける過渡状態の間は、駆動手段を過渡回転数により回転
させているので、配管の体積変化に要する時間を短縮す
ることができる。

【００３２】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００３３】図１は本発明の産業用ロボットの一実施例
の概略図、図２は同実施例におけるロボットコントロー
ラの概略図である。図において、１は操作盤、２はロボ
ットコントローラ、３は増幅器、４は駆動手段、５は回
転数検出手段、６は定量供給手段、７は圧力伝送器、８
は温度伝送器、９は塗布ガン（ガン）、１０は配管の相
当アキュームレータ量、ｐは配管を示す。

【００３４】本発明の産業用ロボットの一実施例は、図
１に示すごとく、操作盤１、ロボットコントローラ２、
増幅器３、駆動手段４、定量供給手段６、ガン９を主要
構成要素としてなる。

【００３５】操作盤１は、その入力部からガン９の吐出
量あるいは塗布幅が指定できるよう構成されている。か
かる構成は、例えば操作盤１のＣＲＴディスプレイ（図
示せず）に表示された吐出量あるいは塗布幅入力要求に
応じて、所望の吐出量あるいは塗布幅をテンキー（図示
せず）により入力する構成を採用することにより実現さ
れる。

【００３６】ロボットコントローラ２は、この操作盤１
から入力された吐出量あるいは塗布幅に応じた駆動手段
４の回転数を算出し、それを内臓している回転数制御手
段２１に指示する。回転数制御手段２１は、指示された
回転数に対応した制御電圧を増幅器３に指示する。

【００３７】かかる機能を有する回転数制御手段２１
は、例えば駆動手段４として交流サーボモータを用い、
これに対してＰＷＭ駆動方式を採用する場合には、ロボ
ットコントローラ２のＲＯＭに各相ごとのＰＷＭ電圧パ
ターンをデジタル化した信号列として記憶させておき、
これをロボットコントローラ２からの回転数指令に応じ
て対応する電圧パターンを読出し、これをＡ／Ｄ変換器
によりアナログ信号とするという構成をとることにより
実現される（図２参照）。

【００３８】ロボットコントローラ２には、この他にガ
ン９の開閉を制御するガン開閉制御手段２２および温度
補正手段２３も設けらるとともに、従来よりこの種のロ
ボットの制御に用いられているものも、本発明の必要な
範囲内で設けられている。

【００３９】前述のごとく駆動手段４としてサーボモー
タが用いられた場合には、増幅器３としてはサーボ増幅
器が用いられる。

【００４０】また、定量供給手段６としては、例えばギ
ャポンプなどのような回転式定量ポンプやプランジャー
ポンプなどの容積式定量ポンプが用いられる。その中で
も、脈動が生じないという点から、回転式定量ポンプを
用いるのが好ましい。

【００４１】しかして、ガン９の吐出量は、駆動手段４
の回転数、配管ｐの内圧および配管ｐ内を流れる塗布材
料の温度にも影響されるので、駆動手段４の回転数が回
転数検出手段５により検出されてロボットコントローラ
２にフィードバックされるとともに、配管ｐ内の圧力お
よび塗布材料の温度も、圧力伝送器７および温度伝送器
８により、それぞれロボットコントローラ２に入力され
ている。

【００４２】この温度伝送器により検出されロボットコ
ントローラ２に入力された塗布材料の温度は、ロボット
コントローラ２の指示により温度補正手段２３に導入さ
れる。温度補正手段２３はこの温度に基づいて補正回転
数を算出し、それを回転数制御手段２１に入力する。

【００４３】本実施例の産業用ロボットのその余の構成
についての詳細な説明は省略するが、従来より産業用ロ
ボットに用いられているものを好適に用いることができ
る。

【００４４】次に、このように構成された産業用ロボッ
トによる塗装について説明する。

【００４５】ステップ１：操作盤１よりガンの吐出量あ
るいは塗布幅が入力される。

【００４６】ステップ２：ロボットコントローラ２は、
指定された吐出量あるいは塗布幅に応じたサーボモータ
４の回転数を算出し、回転数制御手段２１に入力する。

【００４７】ステップ３：回転数制御手段２１は、指定
された回転数に対応した制御電圧パターンをＲＯＭから
呼び出し所定の演算処理を行った後、それをアナログ電
圧に変換する。

【００４８】ステップ４：ロボットコントローラ２は、
アナログ電圧に変換された制御電圧をサーボ増幅器３に
出力する。

【００４９】ステップ５：サーボ増幅器３は、入力され
た制御電圧に対応した駆動電流をサーボモータ４に出力
する。

【００５０】ステップ６：ロボットコントローラ２は、
圧力伝送器７からの圧力が所定値に到達すると、ガン開
閉制御手段２２にガン９の開を指示する。

【００５１】ステップ７：ガン開閉制御手段２２は、前
記指示に基づきガン開閉装置（図示せず）にガン９の開
を指示する。これにより塗布が開始される。

【００５２】ステップ８：ロボットコントローラ２は、
回転数検出手段５、圧力伝送器７、温度伝送器８からの
値に異常がないかを監視する。ここで、例えば回転数が
低下したり、圧力が低下したり、あるいは温度が低下し
た場合には、ロボットコントローラ２および温度補正手
段２３は回転数制御手段２１に回転数の増大を指示す
る。その逆に、回転数が増加したり、圧力が上昇した
り、あるいは温度が上昇した場合には、ロボットコント
ローラ２および温度補正手段２３は回転数制御手段２１
に回転数の減少を指示する。この回転数の増大あるいは
減少の割合は、使用されている塗布材料の種類、その変
動の程度等に応じて適宜調整される。

【００５３】ステップ９：操作盤１から塗布幅の変更、
例えば塗布幅の拡大を指示する。この指示は、あらかじ
め定められたパターンに応じて自動的になされるように
されてもよい。

【００５４】ステップ10：ロボットコントローラ２は、
変更された塗布幅に応じたサーボモータ４の回転数を算
出するとともに、過渡状態回転数および過渡状態回転数
で回転させる期間（以下、過渡期間という）をも算出
し、これらの値を回転数制御手段２１に入力する。これ
らの過渡状態回転数および過渡期間は、塗布幅変更地点
に生ずるテーパ部を実用上問題のない長さにまで短縮す
るよう設定される。すなわち、塗布幅を拡大するとき
は、サーボモータ４の回転数を所望回転数よりも所定量
増大せしめ（図３参照）、所望回転数時における配管ｐ
の膨張量まで配管ｐを急速に膨張させ、配管の膨張に伴
う過渡状態を実用上問題のない程度にまで短縮する（図
４参照）。その逆に、塗装幅を縮小するときは、サーボ
モータ４の回転数を所望回転数よりも所定量減少せしめ
（図５参照）、所望回転数時における配管ｐの縮小量ま
で配管ｐを急速に縮小させ、配管ｐの膨張に伴う過渡状
態を実用上問題のない程度にまで短縮する（図６参
照）。なお、これらの所定値は所定のアルゴリズムによ
り算出される。また、これらの過渡状態回転数および過
渡期間の算出に関するデータは、あらかじめ実機テスト
等により得られたデータに基づいて作製され、テーブル
あるいは関数の形でロボットコントローラ２のＲＯＭに
格納されている。

【００５５】ステップ11：回転数制御手段２１は、過渡
状態回転数に対応した制御電圧を前記と同様の手順で算
出し、サーボ増幅器３に過渡期間中入力する。

【００５６】ステップ12：サーボ増幅器３は入力された
制御電圧に対応した駆動電流で過渡期間中サーボモータ
４を駆動する。

【００５７】ステップ13：サーボモータ４は入力された
駆動電流に対応する回転数でギャポンプ６を回転する。
これにより、ギャポンプ６は過渡期間、過渡状態回転数
に応じた吐出を行う。すなわち塗布幅が拡大されるとき
は、所望の吐出量よりも多く吐出し、その逆に、塗布幅
が縮小されるときは、所望の吐出量よりも少なく吐出す
る。この場合、ギャポンプ６からの吐出量は、所望吐出
量とは異なるが、その異なっている分は配管の変形作用
に費やされるので、ガン９からの吐出量は所望吐出量に
近いものとなる。

【００５８】ステップ14：過渡期間が終了すると、回転
数制御手段２１は所望回転数に対応した制御電圧を前記
と同様の手順で算出し、サーボ増幅器３に入力する。

【００５９】ステップ15：サーボ増幅器３は、入力され
た制御電圧に対応した駆動電流でサーボモータ４を駆動
する。

【００６０】ステップ16：サーボモータ４は、入力され
た駆動電流に対応した回転数でギャポンプ６を回転す
る。これにより、ギャポンプ６からは所望量の吐出がな
される。すなわち、ガン９から所望量の吐出がなされ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 塗装中に塗装幅を変更しても、塗装幅変更部に形成さ
れるテーパ部を実用上問題のない程度の大きさにできる
ので、産業用ロボットの稼働率の向上を図ることができ
る。

【００６２】ガンの吐出量あるいは塗布幅も任意に指
定できるので、産業用ロボットの適用範囲を拡大するこ
とができる。

【００６３】塗布材料の圧力変化に対しても過渡時間
を縮めることができるので、ガン開までの時間を短縮で
き、作業能率の向上を図ることができる。

【００６４】塗布材料の温度変化に対しても追従する
ことができるので、温度変化が頻繁に生ずる場所にも設
置しても良好な塗装を行うことができる。という効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の産業用ロボットの一実施例の概略図で
ある。

【図２】同実施例のロボットコントローラの概略図であ
る。

【図３】同実施例における回転数指令値のグラフであっ
て、回転数を増大させる場合を示すものである。

【図４】図３に示す回転数指令値によりガンの吐出量を
制御した場合に得られる塗布パターンの模式図である。

【図５】図１に示す実施例における回転数指令値のグラ
フであって、回転数を減少させる場合を示すものであ
る。

【図６】図４に示す回転数指令値によりガンの吐出量を
制御した場合に得られる塗布パターンの模式図である。

【図７】従来の産業用ロボットの概略図である。

【図８】同ロボットにおける回転数指令値のグラフであ
る。

【図９】同回転数指令値によりガンの吐出量を制御した
場合に得られる塗布パターンの模式図である。

【符号の説明】

１ 操作盤 ２ ロボットコントローラ ２１ 回転数制御手段 ２２ ガン開閉制御手段 ２３ 温度補正手段 ３ 増幅器 ４ 駆動手段 ５ 回転数検出手段 ６ 定量供給手段 ７ 圧力伝送器 ８ 温度伝送器 ９ ガン １０ 配管の相当アキュムレータ量 ｐ 配管

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転式駆動手段により駆動される定量供
   給手段により塗布材料が塗布ガンに供給されてなる産業
   用ロボットにおいて、 前記産業用ロボットが、塗布材料の温度検出手段と、温
   度補正手段を有する回転数制御手段とを備えてなり、 該回転数制御手段が、前記温度検出手段の検出温度に基
   づいて、前記温度補正手段により温度補正された補正回
   転数を算出し、 前記定量供給手段の回転式駆動手段がその補正された回
   転数により回転され、それにより塗布ガンから所望の吐
   出量が得られることを特徴とする産業用ロボット。
2. 【請求項２】 前記定量供給手段が定量ポンプであり、
   前記駆動手段がモータであることを特徴とする請求項１
   記載の産業用ロボット。
3. 【請求項３】 前記補正回転数が、 材料温度が低下した場合には、前記所望回転数に所定回
   転数を加算することにより得られ、 材料温度が上昇した場合には、前記所望回転数から所定
   回転数を減算することにより得られることを特徴とする
   請求項１記載の産業用ロボット。
4. 【請求項４】 回転数制御手段により回転数が制御され
   ている、回転式駆動手段により駆動されている定量供給
   手段により、塗布材料が塗布ガンに供給されてなる産業
   用ロボットの制御方法であって、 塗布材料の供給量を変更するときは、前記回転数制御手
   段により、前記回転式駆動手段が、過渡期間中は過渡状
   態回転数で回転されることを特徴とする産業用ロボット
   の制御方法。
5. 【請求項５】 前記塗布材料の供給量の変更が供給量を
   増大させる場合、前記過渡状態回転数が所望回転数に所
   定回転数を加算することにより生成されることを特徴と
   する請求項４記載の産業用ロボットの制御方法。
6. 【請求項６】 前記塗布材料の供給量の変更が供給量を
   減少させる場合、前記過渡状態回転数が所望回転数から
   所定回転数を減算することにより生成されることを特徴
   とする請求項４記載の産業用ロボットの制御方法。
7. 【請求項７】 塗布材料の温度を検出し、該検出温度に
   より、回転式駆動手段の回転数を補正することを特徴と
   する請求項４、５または６記載の産業用ロボットの制御
   方法。
8. 【請求項８】 前記回転式駆動手段の回転数の補正が、 塗布材料の温度が低下した場合には、前記所望回転数に
   所定回転数を加算することによりなされ、 塗布材料の温度が上昇した場合には、前記所望回転数か
   ら所定回転数を減算することによりなされることを特徴
   とする請求項７記載の産業用ロボットの制御方法。