JPH06148090A - 塗装検査情報解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は塗装の加工条件とその条件下におけ
る塗装品質との相関を解析する塗装検査情報解析装置に
関し、各設備における加工情報と塗膜の品質情報とを一
元化して相関解析の容易化を図ることを目的とする。 【構成】 中塗り工程（第２工程），上塗り工程（第４
工程），乾燥工程（第５工程）に設置された各設備の加
工条件を検出して計測データベース５に所定の形式で格
納する。また、塗膜品質の検査を行う塗膜品質検査装置
の検査結果を所定の形式で品質情報として計測データベ
ース５に格納する。計測データベース５のデータを統計
処理装置６及び統計処理コンピュータ７に転送する。統
計処理装置６及び統計処理コンピュータ７は、塗膜の品
質情報と、その品質を作りだした加工条件とを結び付け
て統計処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗装検査情報解析装置に
係り、特に塗装工程内における複数の条件と、その条件
下における塗装品質との相関を解析する塗装検査情報解
析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車体の塗装には、優れた耐蝕性
及び耐久性が要求されると共に、良好な美観を要求され
る。このため、その塗装工程は、電着塗装等による下塗
り工程，下塗り面の平滑化のために行う中塗工程，美観
と耐久性との確保のために行われる外塗り工程等、多工
程に渡っている。

【０００３】これらの各工程における設備は、それぞれ
良好な塗膜が得られるとして経験上求められた塗装条件
に設定されており、各設備毎にその条件が許容範囲から
外れることがないように厳しく管理されている。また、
良好な塗膜を得るために、設備条件の管理以外にも種々
の工夫がなされており、例えば、工程間の搬送途中にお
ける埃等の付着防止やその除去方法等に多くの工夫がな
されている。

【０００４】しかし、実際問題として全ての車体の塗膜
品質を完全な状態に作り込むことは不可能であり、また
作業者に、目視検査により全ての欠陥を完全に見つけ出
すことを義務付けることは、非常な重労働を課すること
になる。一方、塗膜品質の欠陥は自動車の外観上の欠陥
であり、ユーザにとっては見逃し難い欠陥の１つである
ためそのまま看過して出荷することはできない。

【０００５】そこで、従来より、塗装工程の最終工程
に、例えば、特開平１−２１０８０６号公報に記載され
ている塗膜品質の検査装置等を設置し、これにより欠陥
箇所を限定したうえで、必要があれば作業者により手直
しを行うこととしている。

【０００６】尚、上記公報記載の装置は、車体表面を所
定の方法で走査し、塗膜面に“ブツ”と呼ばれる直径１
〜３mm程度の突起を検出した場合に、それを欠陥として
判断する装置で、車両毎に“ブツ”の存在位置データを
プリントアウトする。従って、手直し担当の作業者はこ
のデータに基づいて、容易に“ブツ”の除去作業を行う
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の工
程管理の方法では、最終的に品質不良の車両が出荷され
るのを防ぐことはできても、そこから得られたデータを
基にして“ブツ”の発生原因を解析することが困難であ
る。

【０００８】なぜなら、車体の塗装ラインには生産の都
合上複数の車両が混載され、かつ、各車両は複数の色に
塗装されると共に、各工程毎に設置される設備は、コス
ト及び生産性上の理由から加工条件が安定する前に操業
を開始せざるを得ない場合があり、設定された条件の範
囲内で変動するからである。

【０００９】つまり、上記従来の工程管理により得られ
たデータから、各加工条件とそれに基づく塗膜品質との
相関を解析しようとする際には、塗膜品質の検査装置か
らプリントアウトされたデータを車種別，色別に種分け
し、その結果を各工程毎に配置された設備の、その車体
を塗装した時点における加工条件と対比させる必要があ
り、膨大な時間と労働力を要する。

【００１０】このため、従来より、自動車の車体の塗装
工程における各設備の加工条件と塗膜品質との相関につ
いては、何らかの相関があるであろうとされているにも
かかわらず、系統立てた解析を十分に行うことができな
かった。従って、各設備の加工条件は、各設備毎に経験
的に設定する手法が採られ、条件設定に多大な工数を要
すると共に、異常が発生した場合にその原因追求に長時
間を要する場合があるという問題を有していた。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、各設備における加工情報と、その条件下における
塗膜の品質情報とを系統的に処理し、それらの相関を容
易に解析できる塗装検査情報解析装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する塗
装検査情報解析装置の原理図を図１に示す。図１中、符
号１は各塗装工程に設置される設備の加工条件を検出す
る加工条件検出手段を示す。符号２は、車体の塗膜の品
質を検査する塗膜品質検査手段を示す。

【００１３】計測データベース３は、加工条件検出手段
で検出された加工情報と、塗膜品質検査手段により検出
された塗装品質に関する品質情報とを所定の形式で格納
する。そして、統計処理手段４は、計測データベースに
格納されている加工情報及び品質情報に統計処理を加
え、加工条件と塗膜品質との間に存在する相関関係を解
析する。

【００１４】

【作用】上記の塗装検査情報解析装置において、加工条
件検出手段１は車両が各工程を通過する際の各設備にお
ける加工条件を検出して、その加工情報を計測データベ
ース３に供給する。塗膜品質検査手段２は、塗装された
車体の塗膜面を検査して、どの部位にどのような欠陥が
発生しているかを検出して、その品質情報を計測データ
ベース３に供給する。

【００１５】計測データベース３は、各車体毎に加工条
件検出手段１から供給される加工情報と塗膜品質検査手
段２から供給される品質情報とを結び付けた状態で格納
する。そして、統計処理手段４は、計測データベース３
内に格納されている加工情報及び品質情報に統計処理を
施し、各加工条件と塗膜品質との間の相関関係について
の解析を行う。

【００１６】

【実施例】図２は、本発明に係る塗装検査情報解析装置
の一実施例の概念図を示す。以下、同図に沿って本実施
例の構成について説明するが、それに先立って、図３に
示すフローチャトを用いて、車体の塗装工程の流れにつ
いて説明する。

【００１７】図３は、車体塗装における一般的な流れの
概略を表すフローチャートを示している。車体の塗装工
程を大まかに分類すると、下塗り，中塗，上塗りの３つ
に分類でき、これらの工程を経ることにより塗膜が形成
される。

【００１８】先ず第１工程では、車体の下塗りが行われ
る。この下塗りは車体を構成する鋼板の凹凸を隠して平
滑な面を形成すると共に、塗膜と素地との密着性の向上
及び防錆効果の確保のために行われる。この下塗り塗装
には、複雑な形状の車体に均一な塗膜面を確保するた
め、図３に示すように、電解質の塗料の中に帯電させた
車体を浸漬させて行う電着塗装が広く用いられている。

【００１９】第２工程では中塗りが行われる。この中塗
りは、下塗り塗装により形成された塗膜面をさらに平滑
にするために行う塗装であり、塗料をスプレー噴霧する
ことにより行われる。この中塗りが終了すると、次は水
研が行われる（第３工程）。この水研は、次に行う上塗
りの前に完全な下地を得るために行う車体の研磨加工で
ある。

【００２０】このようにして防錆及び表面の平滑化処理
が行われた後、車体には最終塗装である上塗りが施され
る（第４工程）。この上塗りも、上記の中塗りと同様に
スプレー噴霧により行われる。上塗り工程のゾーンに
は、複数色の塗料を噴霧できる塗装装置が設置されてお
り、塗装ラインを流れてくる車体についての生産指示内
容に合わせて選択された所定の色の塗料が噴霧される。

【００２１】この際従来より、図３中第４工程に例示し
ているように、上塗り用塗装装置は塗料温度，塗料吐出
量等の加工条件をモニタに出力している。そして、加工
条件が異常となった場合には自動的に停止等の処置が採
られる。作業者はモニタに表示される加工情報に基づい
て塗装装置が正常に機能しているか否かを判断すること
ができると共に、異常時にはその情報に基づいて必要な
復帰作業を効率的に行うことができる。

【００２２】上塗りが終了したら、塗料の皮膜を硬化さ
せるため乾燥が行われる（第５工程）。すなわち、塗料
中に含まれる揮発成分を蒸発させると共に塗料の硬化反
応を促進させて、短時間で高硬度な塗膜を得るため所定
時間高温（１２０〜１６０℃程度）の乾燥炉中に放置さ
れる。ここで、乾燥炉も、上塗り用塗装装置と同様に作
業者に対して乾燥炉の温度や湿度等の加工条件を知らせ
るため、これらの情報をモニタに出力している。

【００２３】尚、乾燥炉には熱容量の大きな車体が逐次
搬入されてくる。このため、炉内の温度を一定値に保持
することは困難であり、通常はフィードバック制御によ
り炉内温度を所定範囲内に保持する構成が採られてい
る。

【００２４】このようにして車体の塗装が終了したら、
形成された塗膜が正常であるかの検査が行われる（第６
工程）。この検査では、例えば、塗料の密着不良による
塗膜の“浮き”，塗装工程間移送中における塵や埃等の
異物付着や塗料中への異物の混入等による直径１〜３mm
程度の突起（いわゆる“ブツ”）等が欠陥として判断さ
れる。

【００２５】この検査工程には、従来より、塗膜表面を
走査してこれらの欠陥を検出する検査装置が導入されて
いる。この検査装置により欠陥の有無についての検査が
自動で行われ、欠陥が存在する場合車体上のどの部位に
欠陥が発生しているかについての情報がプリントアウト
される（図４に示すチェックシート参照）。そして、手
直し担当の作業者は、プリンアウトされた不良箇所情報
（図４中、×印）に基づいて塗膜の手直しを行う（第７
工程）。

【００２６】このように、塗膜の品質検査に検査装置が
導入されているため、作業者は自ら車体前面を隈なく検
査することを要せずに欠陥箇所を知ることができ、作業
についての負担が軽減される。また、小さな“ブツ”や
軽微な“浮き”も見逃されることがないため、結果的に
出荷時における塗膜品質が向上する。

【００２７】尚、図３中、各設備の加工条件のモニタ出
力状況については、便宜上第４〜第６工程についてのみ
その内容を記載しているが、第１〜第３工程に設置され
ている設備も、第４〜第６工程に設置されている設備と
同様に各種の加工情報をモニタに出力している。

【００２８】本実施例においては、図２に示すように、
上記の工程から中塗り工程（第２工程），上塗り工程
（第４工程），乾燥工程（第５工程）を選択して、それ
ぞれの工程における加工情報を計測データベース５に転
送している。尚、各工程に設置されている設備には、そ
れぞれ前記した加工条件検出手段に相当する加工条件検
出装置が組み込まれている。

【００２９】計測データベース５には、これらの加工情
報と共に、検査工程（第６工程）に設置された塗膜品質
検査装置から塗膜品質の検査結果、すなわち塗膜の品質
情報が提供される。以下、図５〜７に沿って本実施例に
おける塗膜品質検査装置の構成及び検査項目について説
明する。

【００３０】図５は、本実施例に使用する塗装品質検査
装置の構成を表す斜視図を示す。図５中、符号１１は塗
装品質検査装置１０内に、コンベア１２で搬入された車
体を示す。また、符号１３は車体番号読み取り装置を示
し、車体１１が塗装品質検査装置１０内に搬入される際
に、各車体毎に付された車体番号を読み取る。

【００３１】塗装ライン内に設置されている各設備に
は、図示されない生産指示システムにより車体番号毎に
塗装の色及び型式等の情報が提供されている。この情報
は生産指示システム本体から、塗装ライン内に設置され
ている各設備に、生産指示システム用ケーブル１４を介
して供給される。そして、各設備は、この生産指示情報
と、各設備毎に設置されている車体番号読み取り装置に
より読み取った車体番号とを合わせ考慮し、搬入された
車体に施すべき処理内容を決定する。

【００３２】塗装品質検査装置１０においては、車体番
号毎に塗膜品質を把握する必要があり、車体番号読み取
り装置１３で読み取られた車体番号は生産指示システム
用ケーブル１４を介して塗膜品質検査の結果を集計する
集計用コンピュータ１５に供給される。

【００３３】車体１１の塗膜面の検査は、塗膜センサ１
６により車体１１表面を走査することにより行われる。
この塗膜センサ１６はロボット１７に連結されている。
また、ロボット１７はロボット移動用梁１８に連結さ
れ、塗膜センサ１６を車体１１の形状に合わせて自在に
移動させることができる。

【００３４】そして、ロボット制御装置１９は車体番号
読み取り装置１３により読み取られた車体に基づいて車
体１１の型式を判断し、その型式に合わせて予め設定さ
れているプログラム通りにロボット４を制御する。従っ
て、塗膜用センサ１６は、塗装ライン上に複数の型式の
車体１１が混流するにもかかわらず、常に車体毎に最適
な動作で塗膜面の走査を行う。尚、図５中、符号２０は
ロボット制御装置１９の制御盤を示す。

【００３５】図６は、塗膜センサ１６の構成を表す正面
断面図を示す。以下、同図に沿って塗膜上に発生した
“ブツ”等の欠陥を検出する原理について説明する。

【００３６】図６に示すように、塗膜センサ１６におい
ては、光源３０と縦縞格子３１とにより塗膜３２に縦縞
模様を投影し、この投影された縦縞模様をＣＣＤカメラ
３３により撮像する。そして、このように撮像された画
像は、図５における画像処理装置２１を構成するマイク
ロコンピュータ３４により処理される。

【００３７】マイクロコンピュータ３４は、ＣＣＤカメ
ラ３３から供給される撮像信号を所定の基準値と比較す
ることにより２値化し、塗膜表面に形成された縦縞模様
を再生する。この際、塗膜表面に“ブツ”等の欠陥箇所
が存在する場合、その部分に投影された縦縞模様には歪
が生じる。

【００３８】そこで、マイクロコンピュータ３４は、縦
縞模様が歪んでいる部位を検索し、歪を検知した際に
は、その歪が車体１１上のどの部位に存在しているか、
また、その歪はＣＣＤカメラの何画素分に相当するかに
ついて演算を行う。そして、その演算結果を図５に示す
集計用コンピュータ１５に送信する。

【００３９】図７は、車体１１の塗膜品質の検査を行っ
た際に塗膜センサ１６から供給される塗膜の品質情報
を、集計コンピュータ１５に格納する際の形式を表す図
表を示す。

【００４０】図７に示すように、塗膜の品質情報は車両
番号毎に整理されて格納される。この際、品質情報とし
ては、車体１１を所定の大きさで分割した検査ゾーン毎
にいくつの欠陥が存在するかについてのデータと、その
欠陥の大きさについてのデータとが格納される。

【００４１】図５に示すマイクロコンピュータ１５は、
このような形式で品質情報を集計して上記図４に示すチ
ェックシートをプリントアウトするプリンタ２２を駆動
すると共に、その品質情報を図２に示す計測データベー
ス５に供給する。

【００４２】図８は、各工程に設置された設備から計測
データベース５に供給される加工情報の形式を示す。各
設備に組み込まれた加工条件検出手段は、図８（Ａ），
（Ｂ）に示すような２つの形式の加工情報を計測データ
ベース５に供給している。

【００４３】１つの形式は、図８（Ａ）に示すように車
体番号毎に整理されたデータで、塗装ラインを流れる車
体が各工程を通過した時刻についてのデータで構成され
ている。そして、他方の形式は図８（Ｂ）に示すように
日時を基準として各設備の加工条件を整理したデータ
で、各時刻における乾燥炉の温度，塗料温度，塗料吐出
量等のデータで構成される。

【００４４】従って、図７及び図８に示す形式のデータ
について車体番号を指定して、図８（Ｂ）に示す形式の
データを各工程を通過した時刻で検索すれば、各車体毎
に、塗装時の設備条件と塗膜品質とを結び付けることが
できる。このように、本実施例によれば、従来、工程毎
に独立した工程管理に使用していたデータを利用して容
易に加工条件と品質条件とを一元化することができる。

【００４５】図２中、符号６及び７は、それぞれ統計処
理装置及び統計処理コンピュータを示し、前記した統計
処理手段４を構成する。

【００４６】これら統計処理装置６及び統計処理コンピ
ュータ７は、上記のような形式で計測データベース５内
に格納されている加工情報及び品質情報に統計的処理を
施し、加工条件と塗膜品質との間の相関を解析する部位
である。

【００４７】以下、図９〜図１２に沿って、本実施例で
行う統計処理の例と、その処理における解析結果につい
て説明する。

【００４８】図９は、車体１１に発生した“ブツ”の個
数と、勤務形態の変動との相関に着目した統計処理結果
を示す。ここで勤務形態の変動とは、昼間勤務（以後昼
勤と称す）と夜間勤務（以後夜勤と称す）との交代を指
している。

【００４９】例えば、作業者を２つの組に分けて昼勤と
夜勤とを１週間交代で行う勤務形態が採られているとす
る。この場合、勤務形態が昼勤または夜勤で継続すると
作業者の体調がその勤務形態に適応してくるため、一般
に製品品質は安定する傾向にあると言われている。逆に
勤務形態が変更した直後においては、作業者の体調がそ
の勤務形態に十分適応していないため、欠陥の発生数が
一時的に増える傾向があると言われている。

【００５０】図９は、この傾向をデータとして捕らえた
結果を示しており、それぞれのデータは、昼勤最終日及
び初日に発生した“ブツ”の平均値と標準偏差、夜勤最
終日及び初日に発生した“ブツ”の平均値と標準偏差を
表している。尚、この結果から、勤務形態の変更と塗膜
品質との間には相関関係があることが推測できると共
に、昼勤と夜勤との違い自体も何らかの影響を与えてい
るらしきことが判る。

【００５１】図１０は、“ブツ”の発生個数を月別に集
計した結果を示している。図１０に示すように、“ブ
ツ”の発生個数は年間を通じて一定ではないことが判
る。つまり、“ブツ”の発生には気温や湿度等の外的環
境の変化が何らかの形で影響していることが推測でき
る。

【００５２】また、図１１は、１日に発生した欠陥を箇
所別に集計し、棒グラフで表した図表を示す。この結果
は、車体上の特定の部位に欠陥が集中して発生している
ことを示している。従って、塗装装置に何らかの原因が
存在するか、搬送中に特定の部位に塵や埃等の異物が付
着し易い状況になっていることが推測できる。

【００５３】図１２は、加工条件として乾燥炉の温度に
着目し、車体毎に発生した欠陥のサイズを平均化し、そ
の平均サイズと乾燥炉温度との関係を調査するために作
成した散布図を示す。この結果、乾燥炉温度が高い程欠
陥のサイズが小さくなる傾向が把握できる。

【００５４】このように、本実施例によれば、加工条件
と塗膜品質との相関を容易に見つけ出すことができる。
このため、従来経験的に設定されていた加工条件を系統
的に解析することが可能となり、将来的により欠陥の少
ない加工条件を設定することが可能となる。また、欠陥
の発生内容を即座にかつ的確に把握することが可能とな
るため、突発的な異常に対する原因究明が即座に実行で
き、異常処置に要する時間を画期的に短縮することが可
能となる。

【００５５】尚、上記実施例においては、１つの加工条
件と塗膜品質との相関の解析のみを行っているが、これ
に限るものではなく、適宜統計的手法を適用して、例え
ば乾燥炉温度と塗料の吐出量とに着目して重相関を見る
構成としてもよい。また、各工程に設置されている設備
の条件を所定の水準に設定して、積極的に有位差のある
因子を見つけ出す構成としてもよい。

【００５６】更に、上記実施例においては、解析を行う
対象を塗装工程における加工条件と塗膜品質すなわち製
品品質との相関に限定しているが、多工程における加工
条件がそれぞれ何らかの影響を製品品質に与える場合、
例えば鋼材の熱処理プロセスや半導体の製造プロセス等
の解析にも適用することができる。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、車体の塗膜
品質に関する品質情報と、その塗膜を形成した際の各設
備の加工条件とを一元化することが可能となり、従来、
事実上不可能であった加工条件と塗膜品質との相関関係
を容易に見つけ出すことができるようになる。

【００５８】このため、塗装工程における欠陥の発生原
因等の解析が容易になり、欠陥の少ない工程設計が可能
となると共に、突発的な異常が発生した際には原因究明
に要する時間を画期的に短縮することが可能となり、異
常処置に要する時間の短縮を可能とするという特長を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗装検査情報解析装置の原理図で
ある。

【図２】本発明に係る塗装検査情報解析装置の一実施例
の構成図である。

【図３】車体の塗装工程を説明するための図である。

【図４】本実施例に使用する塗膜品質検査装置がプリン
トアウトするチェックシートの一例を示す図である。

【図５】本実施例に使用する塗膜品質検査装置の構成を
表す斜視図である。

【図６】本実施例に使用する塗膜品質検査装置の動作を
説明するための図である。

【図７】本実施例に使用する塗膜品質検査装置が取り込
む塗膜品質についてのデータ形式を示す図表である。

【図８】本実施例において各工程に設置された設備から
計測データベースに提供されるデータの形式を示す図表
である。

【図９】塗膜に発生した欠陥の数を、作業者の勤務形態
の変化前後で集計した結果を表す図表である。

【図１０】塗膜に発生した欠陥の数を月別に集計した結
果を表す図表である。

【図１１】１日に発生した欠陥の数を、発生した部位毎
に集計して棒グラフとして表した図表である。

【図１２】塗膜に発生した欠陥のサイズと、乾燥炉温度
との関係に着目した散布図である。

【符号の説明】

１ 加工条件検出手段 ２ 塗膜品質検査手段 ３，５ 計測データベース ４ 統計処理手段 ６ 統計処理装置 ７ 統計処理コンピュータ １１ 車体 １３ 車体番号読み取り装置 １５ 集計用コンピュータ １６ 塗膜センサ ２１ 画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 博之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗装工程に設置された設備の加工条件を
   検出する加工条件検出手段と、 塗膜品質の検査を行う塗膜品質検査手段と、 前記加工条件検出手段で検出された加工情報と、前記塗
   膜品質検査手段により検出された塗膜品質に関する品質
   情報とを所定の形式で格納する計測データベースと、 該計測データベースに格納されている前記加工情報及び
   前記品質情報に統計処理を加え、加工条件と塗膜品質と
   の相関関係を解析する統計処理手段とからなることを特
   徴とする塗装検査情報解析装置。