JPH0718542Y2

JPH0718542Y2 - 塗装装置

Info

Publication number: JPH0718542Y2
Application number: JP1985169581U
Authority: JP
Inventors: 正彦四方田; 一彦山本
Original assignee: Mazda Motor Corp; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2000-11-01
Also published as: JPS6278293U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、塗装装置に関し、特に、産業用ロボットを用
いて自動車に対して塗装作業を行う場合に、その作業の
障害となる自動車のドアの存否を検知するのに有用な機
能を備えた塗装装置に関する。

「従来技術」塗装ロボットによって自動車ボディの内部を塗装する作
業では、自動車ドアがその作業の障害物となる。

そこで、この障害物となる自動車ドアを開く装置が例え
ば実開昭58-78164号公報，実開昭58-78165号公報あるい
は特開昭58-95558号公報に開示されている。このような
装置によって自動車ドアがうまく開けられれば、自動車
ドアは作業の障害物とならない。

しかし、何らかの原因で自動車ドアを開け損なった場合
には、自動車ドアが障害物となり、塗装ロボットのアー
ムが自動車ドアに衝突してしまう危険がある。

このため、第11図に示すように、投光器T₁と受光器R₁の
組合せの検知装置あるいは投光器T₂と受光器R₂の組合せ
の検知装置によって、光電的に、自動車ドアＤが完全に
開かれた位置にあるか否かを検知することが行われてい
る。

この検知により、自動車ドアＤが作業の障害物とならな
いことを確認するのである。

「従来技術の問題点」第11図に示す投光器T₁と受光器R₁の組合せによる検知装
置では、検知位置が固定であるために、自動車ボディＢ
をコンベアＣで移動するのに追随して検知を行えない問
題点がある。

また、投光器T₂と受光器R₂の組合せによる検知装置で
は、特定方向の移動に対しては支障なく検知できるが、
やはり検知位置が制限される問題点がある。更に、自動
車ドアＤが移動してきても投光器T₂や受光器R₂に衝突し
ないような対策をとる必要があり、実施が容易でない問
題点がある。

「考案の目的」本考案の目的とするところは、塗装作業に際して障害物
となり得る自動車のドアの検知位置が比較的制限され
ず、該ドアが移動している場合にも検知できる機能を有
し、更に、容易に実施することができる塗装装置を提供
することにある。

「考案の構成」本考案の塗装装置は、塗装作業具、ドア開閉治具及びド
ア検知センサをその先端に備えたアームを具備するマニ
プレータ、上記アームを予め教示された軌跡に沿って動
作させると共に上記ドア開閉治具によるドアの開閉動作
及び上記塗装作業具による塗装作業を行うようにそれぞ
れ制御するマニプレータ制御手段、上記マニプレータ制
御手段による上記軌跡には、上記ドア検知センサにより
検知されたドアに対してドア開閉治具に開動作させた後
であって塗装作業具により自動車に塗装を行う前におい
て、及び塗装終了後であってドア検知センサにより検知
されたドアに対してドア開閉治具に閉動作させた後にお
いて、それぞれドアの位置をドア検知センサにより検知
させるアームの動作の軌跡を含み、上記ドアの位置を検
知したドア検知センサからの出力状態によりドアが塗装
作業又は次の作業における障害になるか否かを判定する
判定手段、および上記判定手段の判定結果に基づいて、
塗装作業の開始の許可または不許可信号か、あるいは次
の作業の許可または不許可信号かのいずれかの信号を出
力する出力手段を具備してなることを構成上の特徴とす
るものである。

「作用」本考案の塗装装置では、マニプレータのアーム先端にド
ア検知センサを取り付け、マニプレータを駆動すること
により、ドア検知センサを積極的に移動させてドアが塗
装作業あるいはこの塗装作業に続く次の作業に際して障
害物となり得る位置にあるか否かを検知する。

そこで、検知位置は固定的でなく、任意に設定可能であ
るから、移動している時のようにドアの位置が変わる場
合でも、それに追従して好適にドア検知を行うことがで
きる。

また、必要時以外はドア検知センサを退避位置に移動さ
せられるから、ドア検知センサ自身が障害物となること
はなく、設置の困難性がない。

「実施例」以下、図に示す実施例に基づいて本考案を更に詳しく説
明する。ここに第１図は本考案の一実施例に係る塗装装
置の模式的外観図、第２図は第１図に示す装置のロボッ
トの手首部部分の拡大外観図、第３図は自動車ドアをセ
ンサで検知しない状態の模式図、第４図は自動車ドアの
上端面をセンサで検知する状態の模式図、第５図は自動
車ドアのガラス溝部をセンサで検知する状態の模式図、
第６図は第１図に示す装置によるドア開き動作の要部フ
ローチャート、第７図は第１図に示す装置による障害物
検知動作の要部フローチャート、第８図は第１図に示す
装置によってドアを開く動作を説明するための模式的斜
視図、第９図は第８図におけるＡ矢視の模式的側面図、
第10図は第１図に示す装置によってドアを閉じる動作に
おける第９図相当図である。なお、図に示す実施例より
本考案が限定されるものではない。

第１図において、自動車ボディＢは、ドアＤをほぼ閉じ
られた状態（但し図ではドアＤを開いた状態で描いてい
る）で、コンベアＣによって、ロボット１の近傍に運ば
れる。

ロボット１は、自動車ドアＤに対して開／閉動作を行
い、障害物検知を行い、且つ自動車ボディＢの塗装を行
う多機能の多関節型ロボットである。

ロボット１の手首部には、第２図に詳しく示すように、
塗装用スプレー２（塗装作業具）と、ドア検知用のセン
サ３（ドア検知センサ）と、ドア開閉用爪４（ドア開閉
治具）とが取り付けられている。

ロボット１等の制御は、マイクロコンピュータを中枢と
してなる制御装置５により行われる。

操作者は、制御盤６を介して、制御装置５に、ドアＤの
開／閉や障害物検知や塗装のための作業条件を教示する
ことができる。

センサ３は、ドアＤの上端面の光の反射をとらえてドア
Ｄの位置を検知する光学式センサである。すなわち、第
３図に示すように、ドアＤが存在する可能性がない位置
から存在する可能性がある位置にセンサ３を接近させる
とき（第３図矢印α方向の移動）、センサ３から投光し
た光ｌの反射が検出されなければ、センサ３がドアＤに
まだ到達していないと検知する。次に第４図に示すよう
に、ドアＤが存在する可能性のある位置で、ドアＤの上
端面U₁での光の反射を検知すれば、ドアＤが存在してい
ると検知する。次に第５図に示すように、ドアＤの上端
面U₁を検出した後、再び反射光を検知しなくなれば、ド
アＤのガラス溝部Ｇを検知したと判定する。更に第５図
に示すα方向の移動を通じて、再びセンサ３が反射光を
検出すれば、自動車ドアＤの上端面U₂を検知したことに
なる。

なお、上記光学式センサに代えて、探針を持つ接触式セ
ンサや、自動車ドアＤが金属性であることを利用して磁
気式センサを用いることができる。

さて、第１図に示す塗装装置は、本作業である自動車ボ
ディＢの内部の塗装の前に、その準備作業として自動車
ドアＤを開く作業を行い、その自動車ドアＤを開く作業
の中で障害物検知装置として機能する。そこで、第６図
〜第９図を参照し、自動車ドアＤを開く作業の概略と共
に障害物検知の作動を説明する。

ドアＤの開動作をさせるに際し、作業者は、制御盤６を
介し、第８図および第９図に示す如き各点P₁〜P₈の位置
を、制御装置５に教示する。すなわち、ドア開動作前の
待機位置P₁と、センシング開始位置P₂と、センシング終
了位置P₃と、センシング終了位置P₃でドア開閉用爪４を
ドアＤのガラス溝部Ｇに挿入するとした場合に挿入完了
時にトア開閉用爪４の先端が到達する位置P₄と、ドアＤ
を開くための円弧状軌跡の中間位置P₅と、ドアＤを開く
のを完了する位置P₆と、ドア開閉用爪４の引抜きを完了
する位置P₇（ドア開動作の終了位置）と、ドア開動作で
ドア塗装を開始する前の待機位置P₈とを教示する。

なお、かかる教示は、ロボット１の手首部を直接手動で
移動して教示してもよい。

ここで、センシング開始位置P₂は、コンベアＣで運ばれ
てきた自動車ボディＢでドアＤがはじめに位置している
可能性がある最もロボット１に近い位置である。また、
センシング終了位置P₃は、最もロボット１から遠い位置
である。

上記教示が終了し、操作者がドア開動作のスタートを指
示すると、制御装置５はロボット１を駆動し、第６図に
示すフローチャートの如き作動を行う。

まず、待機位置P₁からセンシング開始位置P₂まで補間演
算を行いつつロボット手首部を移動する（S1）。

センシング開始位置P₂に到達すると、センサ３からの信
号をモニタしながら、センシング開始位置P₂からセンシ
ング終了位置P₃までの間を補間演算に従い移動する（S
2）。

この移動の間のセンサ３からの入力信号によって第３図
から第５図の状態が検出され、ガラス溝部Ｇが検知され
れば（S3）、ロボット手首部の移動を中断し、その位置
P₃′からセンシング終了位置P₃までの距離を算出し、そ
の距離だけ教示位置P₄をシフトした位置P₄′を算出し、
手首部を駆動してドア開閉用爪４の姿勢を制御し、位置
P₃′から位置P₄′へ補間演算に従いドア開閉用爪４を挿
入する（S4）。

センサ３によってドアＤの位置を確認してからドア開閉
用爪４をガラス溝部Ｇに挿入するので、ドアＤの位置が
多少ずれた場合にもドア開閉用爪４を好適に挿入でき
る。

挿入完了位置P₄′に到達すると、位置P₄′と教示位置P₅
と教教示置P₆とを結ぶ円弧の補間演算に従ってロボット
手首部を移動する（S5）。これにより、ドアＤが円弧状
に開かれる。

ドア開完了位置P₆に到達すると、教示位置P₇へ移動し
て、ドア開閉用爪４をガラス溝部Ｇから引抜きドア開動
作を終了し、次いで、引抜き完了位置P₇から次の待機位
置P₈へ向けて、障害物検知を行いながら移動する（S
7）。

障害物検知の処理では、第７図に示すように、引抜き完
了位置P₇から待機位置P₈へ向かって移動を開始する（S1
2）。

そして、この移動の間のセンサ３からの入力信号によっ
て第５図から第３図の状態が検出され（S13）、その
後、待機位置P₈に到着すれば（S14）、引抜き完了位置P
₇から待機位置P₈までの間にドアがあることが確認さ
れ、このように完全に開かれた位置にあるドアＤ′は障
害物とならないから、本作業である塗装作業を許可する
信号として「開正常信号」を出力する（S15）。

一方、センサ３で第５図から第３図に示す状態が検出さ
れないまま待機位置P₈に到達すると（S16）、ドアＤが
完全に開かれた位置にないことが検知されるから、ドア
Ｄが塗装作業の障害物となる恐れがあり、塗装作業を不
許可とする信号として「開異常信号」を出力する（S1
7）。

その後、許可信号もしくは不許可信号に応じ、塗装作業
を開始するか又は作業を停止する。

塗装作業終了後、開いた状態になるドアＤ′を閉じる場
合の動作は、第10図に示すように、教示点P₁〜教示点P₈
が第９図の場合と逆になる。すなわち、第10図に示す教
示点P₂からP₃の間でドアＤ′を検知し、これにドア開閉
用爪４を挿入し、ドアを閉じ、閉じた位置P₆からドア開
閉用爪４を引抜き、引抜いた位置P₇（ドア閉動作の終了
位置）から待機位置P₈に戻るが、この引抜いた位置P₇か
ら待機位置P₈に戻る間にドアＤを検知して、ドアＤが完
全に閉じた位置にあることを確認する。この確認ができ
れば、次の作業の障害物とならないので、作業許可信号
を出力し、この確認がなされなければドアが閉じた位置
にないので、次の作業の障害物となる危険があり、作業
不許可信号を出力する。

上記説明から理解されるように、センサ３がロボット１
によってそれ自身積極的に移動されるから、自動車ドア
Ｄの位置が例えば移動により変わる場合にも柔軟に追随
してその位置を検出することができる。また、センサ３
はロボット１のアームの退避と共に退避するので、セン
サ自身が障害物とならないような設置場所を探さねばな
らないという問題点を生じない。

なお、上記実施例では、自動車ドアが「障害物とならな
い位置にあること」を検知していたが、逆に、自動車ド
アが「障害物となる位置にないこと」を検知するように
してもよい。この場合には、例えば、第９図において、
ドアを開く動作を行った後、再びP₂とP₃の間をセンシン
グし、ドアＤを検知できないことを確認するのである。

「考案の効果」本考案によれば、塗装作業具、ドア開閉治具及びドア検
知センサをその先端に備えたアームを具備するマニプレ
ータ、上記アームを予め教示された軌跡に沿って動作さ
せると共に上記ドア開閉治具によるドアの開閉動作及び
上記塗装作業具による塗装作業を行うようにそれぞれ制
御するマニプレータ制御手段、上記マニプレータ制御手
段による上記軌跡には、上記ドア検知センサにより検知
されたドアに対してドア開閉治具に開動作させた後であ
って塗装作業具により自動車に塗装を行う前において、
及び塗装終了後であってドア検知センサにより検知され
たドアに対してドア開閉治具に閉動作させた後におい
て、それぞれドアの位置をドア検知センサにより検知さ
せるアームの動作の軌跡を含み、上記ドアの位置を検知
したドア検知センサからの出力状態によりドアが塗装作
業又は次の作業における障害になるか否かを判定する判
定手段、および上記判定手段の判定結果に基づいて、塗
装作業の開始の許可または不許可信号か、あるいは次の
作業の許可または不許可信号かのいずれかの信号を出力
する出力手段を具備してなることを特徴とする塗装装置
が提供され、これによりドア検知センサを積極的に移動
させてアームの軌跡上の所定領域内で障害物検知を行え
るようになるから、障害物となり得るドアの位置が変動
する場合にも的確にその検知を行うことができるように
なり、また、ドア検知センサ自身が障害物とならないよ
うに退避させることができるから、空間的制限の多い場
合にも実施が容易である。そして、例えば所定領域内で
障害物としてのドアの存在か検知された場合には、その
後の塗装作業あるいはこの塗装作業に続く次の作業が自
動的に開始されないようにすることができるため、装置
等における不測の損害を回避することができる。

また、このような障害物検知に用いられるセンサはドア
開閉作業に際してのドア検知に用いられるものであるか
ら、構成上においても効率的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る塗装装置の模式的外観
図、第２図は第１図に示す装置のロボットの手首部部分
の拡大外観図、第３図は自動車ドアをセンサで検知しな
い状態の模式図、第４図は自動車ドアの上端面をセンサ
で検知する状態の模式図、第５図は自動車ドアのガラス
溝部をセンサで検知する状態の模式図、第６図は第１図
に示す装置によるドア開き動作の要部フローチャート、
第７図は第１図に示す装置による障害物検知動作の要部
フローチャート、第８図は第１図に示す装置によってド
アを開く動作を説明するための模式的斜視図、第９図は
第８図におけるＡ矢視の模式的側面図、第10図は第１図
に示す装置によってドアを閉じる動作における第９図相
当図、第11図は従来の自動車ドアの検知装置の外観図で
ある。（符号の説明）１…ロボット２…塗装用スプレー（塗装作業具）３…センサ（ドア検知センサ）４…ドア開閉用爪（ドア開閉治具）５…制御装置Ｂ…自動車ボディＣ…コンベアＤ…自動車ドアｌ…光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−64288（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−152096（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−77472（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−163493（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】塗装作業具、ドア開閉治具及びドア検知セ
ンサをその先端に備えたアームを具備するマニプレー
タ、上記アームを予め教示された軌跡に沿って動作させると
共に上記ドア開閉治具によるドアの開閉動作及び上記塗
装作業具による塗装作業を行うようにそれぞれ制御する
マニプレータ制御手段、上記マニプレータ制御手段による上記軌跡には、上記ド
ア検知センサにより検知されたドアに対してドア開閉治
具に開動作させた後であって塗装作業具により自動車に
塗装を行う前において、及び塗装終了後であってドア検
知センサにより検知されたドアに対してドア開閉治具に
閉動作させた後において、それぞれドアの位置をドア検
知センサにより検知させるアームの動作の軌跡を含み、上記ドアの位置を検知したドア検知センサからの出力状
態によりドアが塗装作業又は次の作業における障害にな
るか否かを判定する判定手段、および上記判定手段の判定結果に基づいて、塗装作業の開始の
許可または不許可信号か、あるいは次の作業の許可また
は不許可信号かのいずれかの信号を出力する出力手段を具備してなることを特徴とする塗装装置。
【請求項２】マニプレータが、多関節型ロボットである
実用新案登録請求の範囲第１項記載の塗装装置。
【請求項３】ドア検知センサが、反射型光学センサであ
る実用新案登録請求の範囲第１項または第２項記載の塗
装装置。
【請求項４】マニプレータ制御手段，判定手段及び出力
手段が、マイクロコンピュータ回路である実用新案登録
請求の範囲第１項，第２項または第３項記載の塗装装
置。