JPH09206641A - 自動塗装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被塗装物の形状等が多岐にわたっても、あら
かじめ記憶しておく動作プログラム数が少なくてすみ、
ティーチングに要する労力並びに所要記憶容量を減少さ
せることのできる自動塗装装置を提供する。 【解決手段】 数値制御型塗装ロボットａおよびその制
御装置ｂを備えた自動塗装装置において、被塗装物情報
を複数の特徴量として入力する入力手段ｃ、入力された
複数の特徴量を動作変数に変換して制御装置ｂに供給す
る変換手段ｂを備えるとともに、制御装置ｂは、記憶し
ている複数の動作条件パラメータのなかから、供給され
た動作変数を基に動作条件パラメータの組み合わせを抽
出する動作条件パラメータ選択手段ｅ、抽出された動作
条件パラメータに基づき、教示点演算および塗装パス設
定を行う演算・設定手段ｆ、およびその演算・設定結果
とあらかじめ設定されている動作プログラムに従って塗
装ロボットａの動作制御を実行する制御手段ｇを有する
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装ロボットを用
いた自動塗装装置に関し、特に、被塗装物の形状や寸法
等が多岐にわたるような塗装作業に適した自動塗装装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】多品種にわたる被塗装物に対して塗装ロ
ボットを用いて自動塗装を行う場合、個々の品種につい
て一般のティーチングプレイバック方式による教示を行
うと、動作プログラム数が増加するばかりでなく、ティ
ーチング時間も膨大なものとなる。

【０００３】このようなティーチング時間を短縮する方
法として、従来、形状の異なる多種の被塗装物を類似し
た形状のものに分類し、その分類ごとに、被塗装物の高
さ並びに塗装ガンのジグザグ走行の繰り返し回数のみを
不確定要素として残した基本プログラムを記憶してお
き、被塗装物が塗装位置に搬送される前にその被塗装物
の形状を検出し、その検出結果に基づいて被塗装物の寸
法（高さ）を認識してジグザグ走行の繰り返し回数を決
め、基本プログラムを確定するようにしたロボット塗装
装置が提案されている（特開平６−２９２８４５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上の従来
の提案においては、あらかじめ設定された複数の基本プ
ログラムと、その各基本プログラム中における塗装パス
の繰り返し回数等の一部の不確定要素の自動設定動作に
よって、多品種の被塗装物に対応しているが、複数の基
本プログラムのそれぞれについてのティーチングが必要
となり、記憶しておくべき動作プログラム数並びにティ
ーチング時間は、一般のティーチングプレイバック方式
による教示に比して減少するものの、特に被塗装物の形
状や荷姿等が多岐にわたる場合には、相当数の基本プロ
グラムおよびそのティーチング時間が必要である。

【０００５】本発明の目的は、被塗装物の形状等が多岐
にわたっても、動作プログラムおよび教示点の記憶数量
が少なくてすみ、ティーチングに要する労力を軽減する
と同時に、ロボット制御装置内での所要記憶容量を減少
させることができ、しかも被塗装物の形状に応じた正確
な塗装を行うことのできる自動塗装装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の自動塗装装置は、図１にその基本概念図を
示すように、数値制御型の塗装ロボットａおよびその制
御装置ｂを備えた自動塗装装置において、被塗装物の情
報を複数の特徴量として入力するための入力手段ｃと、
その入力された複数の特徴量をロボットの動作変数に変
換して制御装置ｂに出力する変換手段ｄを備えるととも
に、制御装置ｂは、被塗装物の特徴量の組み合わせに対
応した複数の動作条件パラメータを記憶しその記憶内容
から変換手段ｄを通じて供給された動作変数を基に動作
条件パラメータの組み合わせを抽出する動作条件パラメ
ータ選択手段ｅと、その抽出された動作条件パラメータ
に基づき教示点演算および塗装パス設定を行う演算・設
定手段ｆと、その演算・設定結果とあらかじめ設定され
ている動作プログラムに従って塗装ロボットａの動作制
御を行う制御手段ｇを有していることによって特徴づけ
られる。

【０００７】本発明において、被塗装物の情報とは、被
塗装物の凹凸種類、立体形状分類、寸法等であり、その
入力手段ｃの具体的態様としては、操作盤面に設けたス
イッチによる場合や、キーボードによる場合等を挙げる
ことができる。

【０００８】また、本発明における変換手段ｄとしての
具体的態様としては、プログラマブルコントローラやＦ
Ａパソコン等を挙げることができる。そして、本発明の
制御装置ｂ内の動作条件パラメータ選択手段ｅ、演算・
設定手段ｆおよび制御手段ｇは、具体的には、コンピュ
ータを主体とする制御装置ｂ内の記憶手段に記憶される
プログラムにより実現される。

【０００９】＜作用＞被塗装物の形状・寸法等の情報
は、複数の特徴量の組み合わせとして入力手段ｃから入
力される。変換手段ｄにおいては、入力された複数の特
徴量を、例えば初期の割り付け従って、ロボットの動作
変数に変換したうえで制御装置ｂに供給する。

【００１０】一方、制御装置ｂでは、動作条件パラメー
タ選択手段ｅにおいて、動作変数に対応して、つまり被
塗装物の特徴量の組み合わせに対応して、塗装ロボット
ａの動作条件、例えば塗装パス数、塗装順序、スプレー
狙い位置、スプレー距離、塗装ガン角度、塗装ガン移動
速度、塗装ガン移動ストローク、塗装機器条件等をマス
ターテーブル等として記憶しており、変換手段ｄを通じ
て供給された動作変数に従って、これらの各動作条件の
パラメータの組み合わせを抽出する。

【００１１】このようにして被塗装物の特徴量の組み合
わせに応じて抽出された動作条件パラメータの組み合わ
せを基に、演算・設定手段ｆにおいては、毎回の塗装動
作の開始前に、その被塗装物に対する塗装動作に必要な
教示点の演算と、塗装パスの設定を行い、その演算・設
定結果を制御手段ｇによるロボットａの制御に供する。

【００１２】本発明によれば、塗装ロボットａの動作制
御に必要な各種の動作条件パラメータが、入力手段ｃに
よる被塗装物の複数の特徴量の組み合わせに基づいて自
動的に抽出され、その抽出された結果に従って、教示点
演算および塗装パス設定が自動的に行われるため、あら
かじめ記憶しておくべき基本的な動作プログラム数は少
なくてすみ、また、その各基本的動作プログラムにおい
ては、被塗装物の形状・寸法等に基づいて設定する必要
のある多数の教示点並びに塗装パスは、前もって記憶し
ておく必要がない。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は本発明の実施の形態の装置
構成を示す外観図である。塗装ロボット１は、ロボット
言語ＡＳによる数値教示が可能な、いわゆる数値制御方
式のロボットである。この塗装ロボット１に装着された
塗装ガン２には、エアレス塗装装置３を接続している。
また、図２において４は塗装ロボット１の制御装置であ
り、５および６はそれぞれ動作変数変換装置および入力
装置である。

【００１４】この例における被塗装物Ｗは住宅用建材で
あり、図３（Ａ）および（Ｂ）に例示するように、平面
形状のもの（平物）やＬ型の立体形状のもの（役物）な
どがあり、同図（Ｃ）に例示するように、これらは塗装
用トレーＴ上に複数枚積載された状態で、塗装ライン７
によって塗装ステージ８に搬送される。また、塗装用ト
レーＴ上での被塗装物Ｗの荷姿は、一定のルールに従っ
て被塗装物Ｗの種類や寸法等に応じて一義的に定められ
るものとする。

【００１５】また、塗装ロボット１による塗装ガン２の
代表的な動作経路は、図４（Ａ）および（Ｂ）に例示す
るように、被塗装物Ｗの形状等に応じて定められてお
り、被塗装物Ｗに対し、塗装パスごとに塗装ガン２の姿
勢を様々に設定し、塗装ガン２の開閉動作を行いながら
塗装を行うようになっている。

【００１６】図５は本発明の実施の形態のシステム構成
を模式的に示すブロック図である。前記した塗装ロボッ
ト１の制御装置４には、動作変数変換装置５が接続され
ており、その動作変数変換装置５には入力装置６が接続
されている。

【００１７】入力装置６は、図６（Ａ）にその操作盤面
の要部正面図を示すように、被塗装物Ｗの形状・寸法等
の情報を、複数の特徴量の組み合わせとして入力するた
めの押しボタン式の入力装置であり、被塗装物Ｗの特徴
量の入力用ボタンとして、被塗装物Ｗの表面凹凸等に応
じて設定される品種設定ボタン群６１、被塗装物Ｗが平
物であるか役物であるか、およびそれらの中でのより詳
細な形状等を設定するための立体形状設定ボタン群６
２、塗装用トレーＴ上における積載範囲を設定するため
の塗装領域設定ボタン群６３を備えている。

【００１８】この入力装置６による特徴量の入力方法
は、例えば図６（Ｂ）に示すように、塗装用トレーＴ上
に複数の平物の被塗装物Ｗが積載されている場合を例に
とると、操作すべき押しボタンは図６（Ａ）中にハッチ
ングで示すものとなる。すなわち、被塗装物Ｗの凹凸等
に応じて品種設定ボタン群６１によりＡを、被塗装物Ｗ
の形状に応じて立体形状設定ボタン群６２により平物−
１を、また、積載範囲に応じて、塗装領域設定ボタン群
６３によってＸ方向〜並びにＹ方向Ｉ〜IIIを設定
する。なお、この入力装置６による特徴量の入力は、例
えば被塗装物Ｗを塗装用トレーＴに積載するときに行わ
れる。

【００１９】動作変数変換装置５は、実際にはＦＡパソ
コンないしはプログラマブルコントローラによって構成
され、〔表１〕に例示するように、上述の各特徴量の組
み合わせに対応してそれぞれの動作変数が割り当てられ
たテーブルを記憶しており、そのテーブルに基づき、入
力装置６から入力された特徴量の組み合わせを動作変数
に変換してロボット制御装置４に対して出力する。

【００２０】

【表１】

【００２１】さて、ロボット制御装置４は、図５に模式
的に示すように、複数の動作条件パラメータの記憶部４
１を備えているとともに、動作変数変換装置５から供給
される動作変数に従い、記憶部４１の記憶内容から複数
の動作条件パラメータの組み合わせを抽出する動作条件
パラメータ選択プログラム４２と、これによって抽出さ
れた動作条件パラメータの組み合わせを用いて、塗装ロ
ボット１の各種塗装動作に必要な全教示点の座標演算
と、塗装パスの設定を行う教示点演算・塗装パス設定プ
ログラム４３、および、これによって演算・設定された
教示点および塗装パスデータを、前記図４に例示した基
本的な動作経路中における各教示点および塗装パスの具
体的データとして採用し、塗装ロボット１を駆動制御す
る動作プログラム４４を記憶している。

【００２２】複数の動作条件パラメータを記憶する記憶
部４１には、〔表２〕，〔表３〕および〔表４〕に例示
するように、動作変数に対応して、従って実質的に被塗
装物Ｗの複数の特徴量の組み合わせに対応して、ワーク
高さ、塗装ガン２のロール角やピッチ角、狙い点間隔、
送りピッチ、狙い距離、エアレス塗装装置３の元圧、塗
装速度等、更には塗装領域に応じたＸ方向ストロークお
よびＹ方向への塗装パス回数等の、複数の動作条件パラ
メータが、それぞれ変数としてあらかじめ設定されてい
る。なお、役物の被塗装物にあっては、ロール角やピッ
チ角、あるいは狙い位置、狙い距離等の動作条件パラメ
ータは、短手・稜線・長手方向それぞれの狙い方向に対
して個別に設定される。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】ここで、〔表２〕および〔表３〕に示した
各動作条件パラメータについて、図７および図８を参照
しつつ、以下に詳しく説明する。なお、図７は平物の被
塗装物Ｗを塗装トレーＴ上に積載した状態を示すトレー
短手方向模式的断面図（Ａ）およびトレー長手方向模式
的断面図（Ｂ）であり、図８は役物の被塗装物Ｗを塗装
トレーＴ上に積載した状態を示すトレー短手方向模式的
断面図（Ａ）およびトレー長手方向模式的断面図（Ｂ）
である。

【００２７】さて、ワーク高さとは、塗装用トレーＴ上
に被塗装物Ｗを積載したときのワーク表面のトレーＴの
上面からの距離で、ロール角とは、トレー短手方向断面
において被塗装物Ｗの表面の法線と塗装ガン２の狙いと
のなす角度（投影角）で、また、ピッチ角とは、トレー
長手方向断面において被塗装物Ｗの表面の法線と塗装ガ
ン２の狙いとのなす角度（投影角）である。狙い点間隔
とは、被塗装物Ｗの表面での塗装ガン２の狙い点間距
離、送りピッチとは、被塗装物Ｗの表面での塗装ガン２
の狙い点間隔の中心距離、狙い距離とは、塗装ガン２の
先端と被塗装物Ｗの表面上の狙い点との距離である。更
に、元圧設定とは、エアレス塗装装置３において使用す
るポンプ元圧で、塗装速度とは、塗装動作中における塗
装ガン２の移動速度である。

【００２８】動作条件パラメータ選択プログラム４２
は、動作変数変換装置５から供給された動作変数を、上
記のような記憶部４１の記憶内容に照らし、該当する動
作条件パラメータの組み合わせを抽出するわけである。

【００２９】教示点演算・塗装パス設定プログラム４３
では、このようにして抽出された動作条件パラメータの
組み合わせから、以下のようにして全教示点の演算およ
び塗装パスの設定を行う。

【００３０】ロボットの各種塗装動作に必要なデータ
は、移動する全教示点の座標、すなわちロボット座標系
における塗装ガンの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および姿勢
（Ｏ，Ａ，Ｔ）の６座標と、塗装パス数、教示点間の補
完動作種類すなわち（直線，円弧，各軸）、動作速度、
各補完動作中の塗装機器の条件（塗装ガンの開閉，ポン
プ圧力）などがある。

【００３１】この実施の形態においては、補完動作は直
線−各軸の繰り返しとして定義して動作プログラム４４
を作成しておき、動作条件パラメータの組み合わせを基
にその他のデータを作成して、その動作プログラム４４
中に設定する。数値制御型ロボットでは、教示点を座標
にて指示することが可能であり、塗装ロボット１と塗装
用トレーＴの相対座標、塗装用トレーＴと被塗装物Ｗの
相対座標、被塗装物Ｗと塗装ガン２の相対座標がわかれ
ば、教示点の座標オフセット機能、座標回転機能によ
り、全教示点の設定が可能である。従って、動作条件パ
ラメータの組み合わせを基に必要なデータを全て演算処
理し、動作させることが可能となる。

【００３２】このようにして動作プログラム４４を具体
的に実行するための教示点や塗装パスに関するデータが
演算・設定された後、制御装置４は、具体化された動作
プログラム４４に従って塗装ロボット１を駆動制御す
る。なお、動作開始指示は、動作変数と同時に動作変数
変換装置５から制御装置４に対して供給され、制御装置
４では、これらを受けて上記の各処理を施したうえで塗
装ロボット１の駆動制御を開始する。また、このような
動作条件パラメータの抽出、教示点演算および塗装パス
設定は、動作変数が供給されるごとに実行される。従っ
て、制御装置４においては、１回の塗装動作を完了した
後は、その動作に用いた教示点および塗装パスの具体的
データを記憶することなく、次回の動作変数の入力を待
つ。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被塗装
物の特徴量の組み合わせを入力することによって、その
入力内容が動作変数に変換されたうえで、塗装ロボット
の動作条件パラメータの組み合わせが自動的に抽出さ
れ、また、その抽出された動作条件パラメータの組み合
わせに基づいて塗装動作に必要とする教示点および塗装
パスが自動的に演算・設定され、ロボット制御装置にあ
らかじめ設定されている基本的な動作プログラムが具体
化されて塗装ロボットの制御に供されるから、ロボット
制御装置に記憶しておく基本的な動作プログラムは極め
て少なくてすみ、ティーチングの労力を大幅に軽減する
ことができる。また、動作条件パラメータを変更するだ
けで、ティーチングの修正が可能となる。しかも、被塗
装物の形状・寸法等の特徴量に応じて全教示点並びに塗
装パスが設定されるため、被塗装物の形状・寸法に対応
した正確な塗装を行うことができる。

【００３４】更に、塗装動作における全教示点を記憶し
ておく必要がないため、基本動作プログラムの記憶数を
少なくできることと相まって、ロボット制御装置の記憶
容量が少なくてすむという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す基本概念図

【図２】本発明の実施の形態の装置構成を示す外観図

【図３】本発明の実施の形態における被塗装物Ｗの形状
の例（Ａ），（Ｂ）と、塗装用トレーＴ上での荷姿の例
（Ｃ）の説明図

【図４】本発明の実施の形態における塗装ロボット１に
よる、平物（Ａ）と役物（Ｂ）に対する塗装ガン２の代
表的な動作経路の説明図

【図５】本発明の実施の形態のシステム構成を示す模式
的ブロック図

【図６】本発明の実施の形態における入力装置６の操作
盤面の要部正面図（Ａ）および当該入力装置６による入
力方法の説明のための説明図（Ｂ）

【図７】本発明の実施の形態における動作条件パラメー
タの説明図で、平物の被塗装物Ｗを塗装トレーＴ上に積
載した状態で示すトレー短手方向模式的断面図（Ａ）お
よび同じく長手方向模式的断面図（Ｂ）

【図８】本発明の実施の形態における動作条件パラメー
タの説明図で、役物の被塗装物Ｗを塗装トレーＴ上に積
載した状態で示すトレー短手方向模式的断面図（Ａ）お
よび同じく長手方向模式的断面図（Ｂ）

【符号の説明】

１ 塗装ロボット ２ 塗装ガン ３ エアレス塗装装置 ４ ロボット制御装置 ４１ 動作条件パラメータ記憶部 ４２ 動作条件パラメータ選択プログラム ４３ 教示点演算・塗装パス設定プログラム ４４ 動作プログラム ５ 動作変数変換装置 ６ 入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御型の塗装ロボットおよびその制
   御装置を備えた自動塗装装置において、被塗装物の情報
   を複数の特徴量として入力するための入力手段と、その
   入力された複数の特徴量をロボットの動作変数に変換し
   て上記制御装置に出力する変換手段を備えるとともに、
   上記制御装置は被塗装物の特徴量の組み合わせに対応し
   た複数の動作条件パラメータを記憶しその記憶内容から
   上記変換手段を通じて供給された動作変数を基に動作条
   件パラメータの組み合わせを抽出する動作条件パラメー
   タ選択手段と、その抽出された動作条件パラメータに基
   づき教示点演算および塗装パス設定を行う演算・設定手
   段と、その演算・設定結果とあらかじめ設定されている
   動作プログラムに従って上記塗装ロボットの動作制御を
   行う制御手段を有していることを特徴とする自動塗装装
   置。