JPS60122072A - 塗装用ロボットの色替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗料供給ホースの先端に設けられた塗装ガンを
交換しつつ塗装作業を行うようにした塗装用ロボットの
色替装置に関する。

例えば、自動車の製造ラインにおいて、コンベアによシ
搬送される自動車の車体に対し上塗シ塗装を行う場合、
車体毎に異なる塗料で塗装されるのが普通である。この
ような上塗シ塗装を一台の塗装用口がットを使用して行
なおうとすると、複数色の塗料を選択的に塗装ガンに供
給する色替えバルブを設け、先に塗装すべき先行被塗物
への塗装終了後で次に塗装すべき後続被塗物への塗装開
始前に、先行被塗物に使用した前色塗料と、後続被塗物
に使用されるべき次色塗料との間に色替えを行わなけれ
ばならない。この色替え作業は、色替えバルブから塗装
ガンに至る塗料供給系路にシンナ、エアを流し、前色塗
料を完全に洗浄・除去した後に塗料供給系路に次色塗料
を供給することによシ行われるものである。

前記色替えバルブに関し、本件出願人は特開昭５８−５
８１６７号によシ、例えば塗装ブースの側壁等に設けた
色替えバルブと塗装ガンとの開音長尺の塗料供給ホース
で接続していた従来技術を改良し、色替えバルブを口が
ットのアームに取付けて塗装ガンとの間の塗料供給ホー
スを可及的に最小にすることによシ、塗料や洗浄用シン
ナを節約できると共に、色替作業時間を短縮することの
できる塗装用ロボットを提案した。

しかし、先に提案した塗装用口がットにあっても、色替
えバルブと塗装ガンとの間に接続された塗料供給ホース
は最小長さに配設されているとはいえ、なお色替え時に
は該ホース内にシンカ、エアを順次供給して前色塗料を
洗浄、除去しなければならず、塗料、シンカ、エア等の
損失を皆無にすることはできない。また、アームに取付
けた色替バルブと塗装ブースとの間には複数色の塗料を
供給するための塗料供給ホースの束を接続するため、ロ
ボットの支柱やアーム等の可動部がこれらホースの束を
引張ることになってロボットに極力型まれている自由な
動きが制約されてしまうという問題があった。更に、ロ
ボットの動きを円滑かつ確実にするためには、アームを
できる限シ軽量化することが望まれるが、色替えパルプ
をアームに取付けることは該アームの重量増加を招き、
軽量化の要請に沿わないという面があった。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、塗料容器やサーキュレーションパイプに
連なる塗料供給ホースの先端に設けられた塗装ガンを、
塗装用ロボット本体自らのティーチング内容に基づいて
着脱させることによシ、前色塗料を洗浄したシする必要
がなく、塗料、シンカおよびエア等の損失を皆無にする
ことができ、またロボット本体のアームに作用する重量
負担を極力軽くすることができる結果、ロボット本体が
自由かつ正確な動きを行゛うことかできるようにした塗
装用口？ットの色替装置を提供することにある。

この目的を達成するために本発明が採用した構成は、塗
装用ロボット本体と、該ロボット本体に設けられたクラ
ンプ機構と、該クランプ機構によシ着脱可能に保持され
る複数のケ装ガンと、前記ロボット本体の作動範囲内に
位置して該各塗装ガンが配列される架台と、前記塗装ガ
ンに塗料を供給する各塗料源に連なる塗料供給ホースと
からなる。

以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１の実施例を示す。図
中１は塗装用ロボット本体（以下、ロボット本体という
）で、該ロボット本体は基台ＩＡと、該基台ＩＡ上に設
けたターンテーブルＩＢと、該ターンテーブルＩＢ上に
回動可能に支持された支柱ＩＣと、該支柱ＩＣに回動可
能にして該支柱ＩＣから前方に突出させて取付けたアー
ムＩＤと、該アームＩＤの先端に設けた手首ＩＥとから
構成されている。

２は前記手首ＩＥに設けられたブラケットで、該ブラケ
ット２は平板状の基部２人と、該基部２人の先端から下
方に突出され、肉厚の支持部２Ｂと、該支持部２Ｂの前
面に形成された平坦な支持面２ｇとからなシ、前記基部
２人は支持面２Ｃを前記手首ＩＥの前方に向けて該手首
ＩＥの先端に固着されている。

３はホルダで、該ホルダ３は平板状の基部３Ａと、該基
部３Ａの一端に下向きに形成されたＱ３Ｂと、該基部３
Ａの他端から下方に突出された肉厚の把持部３Ｃと、前
記ブラケット２の支持面２Ｃと衝合するように前記把持
部３Ｃの前面に形成された衝合面３Ｄとから形成されて
いる。

４は前記基部３Ａ上にボルト・ナツト５を介して固着さ
れた塗装ガンで、該塗装ガン４には後述する塗料供給ホ
ースが接続され、先端にはノズルチップ４Ａが設けられ
ている。ここで、塗装ガン４は塗料源から該塗装ガン４
に圧送される塗料をノズルチップ４Ａから噴霧する液圧
霧化型塗装ガンとして構成されている。

６は前記ブラケット２の下側に配設され、該ブラケット
２の支持面２Ｃに前記ホルダ３の衝合面３Ｄを衝合させ
ることによって該ホルダ３を着脱可能に支持するクラン
プ機構で、該クランプ機構６はエアシリンダ７と後述す
るフラング部材１３とから構成されている。ここで、該
エアシリンダ７は前記ブラケット２の基部２へ下面にボ
ルト・ナラ）９Ａ　、９Ｂｉ介して固着され、該シリン
ダ７内には空圧によって摺動するピストン１０が挿入さ
れている。該ピストン１０には一端が該ビストシ１０に
固着され、他端を前記シリンダ７の蓋部７Ａから前記ブ
ラケット２の支持部２Ｂ方向に貫通させたぎストンロッ
ドＩＯＡが取着されている。また、前記シリンダ７の蓋
部７Ａと底部７Ｂには該シリンダ７内に圧縮空気を導く
ためのポー）１１Ａ、ＩＩＢが前記ピストン１ｏを挾ん
で穿設されておシ、また、前記蓋部７Ａのピストンロッ
ドＩＯＡとの摺接面およびぎストン１ｏの外周面には０
リング１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ嵌装されている。

１３は前記ピストンロッドＩＯＡの突出側先端にこれと
一体的に設けられたクランプ部材で、該クランプ部材１
３は前記ぎストンロッドＩＯＡの反対側に空間部Ａを有
する断面コ字形に形成され、対向辺の先端内側面には爪
１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ突設されている。そして、ク
ランプ部材１３は前記ブラケット２の支持部２Ｂの雌は
中間位置に外嵌されていて、ピストン口ｙ　）’　１０
　Ａ　ｋ介して前記ピストン１０にょシ第２図の左右方
向に移動可能となっている。

１４Ａ、１４Ｂはブラケット２の支持面２ｃに穿設され
た有底状の嵌合穴、１５Ａ、１５Ｂは該嵌合穴１４Ａ、
１４Ｂに嵌入するように先端が半円球または円錐形をな
し基部が雄ねじに形成された突起部材で、該突起部材１
５Ａ、１５Ｂは前記衝合面３Ｄに螺着されている。そし
て、前記支持面２Ｃと衝合面３Ｄが衝合したとき、突起
部材１５Ａ、１５Ｂが嵌合穴１４Ａ、１４Ｂに嵌合する
ことによシ、ホルダ３の位置決めと保持を行うようにな
されている。

１６は塗装ブース内の側壁１７に設けられた架台で、該
架台１６は非使用時の塗装ガン４が取付けられているホ
ルダ３全保持しておくために、ロボット本体１の作動範
囲内Ｂで塗装作業範囲Ｃ外の位置に複数個配設されてい
る（第一５図参照）。

該架台１６の先端と中間には上向きに突状段部１６Ａ、
１６Ｂが形成され、該突状段部１６Ａ。

１６Ｂの間に形成される凹窪部１６Ｃ内はボルト・ナツ
ト５のビルド頭を収容可能になっている。

また、該架台１６の先端側段部１６Ａには先端にばね座
１８Ａを有し、前記凹窪部１６Ｃ側にストッパ１８Ｂを
有するロッド１８が把持部３Ｃ方向に摺動可能に挿通さ
れ、段部１６Ａの外側面とばね座１８Ａとの間には前記
ロッド１８に外嵌させて圧縮ばね１９が張設されている
。

上記のように構成される架台１６には、第５図に示すよ
うにロボット本体１の作動範囲Ｂ内で、左右両側の塗装
作業範囲Ｃ外に位置させて塗装に使用される数数の塗装
ガン４が配置されている。

２０　、２０　、・・・は前記架台１６と各塗装ガン４
，４゜・・・との間に配設された塗料供給ホース、２１
，２１゜・・・はロボット本体１から離間させて塗装ブ
ース外に配置され、異る色の塗料を充填した塗料容器２
１Ａと塗料号？ンプ２１Ｂとからなる塗料源、２２　、
２２　、・・・は該各塗料源からの塗料を供給する配管
で、該各配管２２０基端は塗料ポンプ２１Ｂを介して塗
料容器２１Ａと接続され、先端は架台１６において塗料
供給ホース２０の基端と接続され、該塗料供給ホース２
０の先端には塗装ガン４が取付けられている。

２３　、２３　、・・・社前記架台１６と塗装ガン４と
の間に設けられたホース伸縮（パ横で、該各ホース伸縮
機構２３は塗装ブースの側壁１７に突設した湾曲状の案
内レール２３Ａと、該案内レール２３Ａに転勤可能に係
合された滑車２３Ｂと、一端が該滑車２３Ｂに固着され
、他端が塗料供給ホース２゜に固着された翠持ロープ２
３Ｃとから構成されている。ここで、本実施例の場合、
前記各案内レール２３Ａには第１図に示す如くロボット
本体１のアームＩＤ先端近くまで延在する湾曲状に形成
され、塗料供給ホース２０は該ロボット本体１の自由な
動作に追従しうるようになされている。

次に、上記のように構成される本実施例装置の動作につ
いて説明する。なお、下記に述べる動作は、例えばティ
ーチングに基づくプレイバック動作によシ行われるもの
である。

まず、塗装作業開始前には、塗装ガン４ｆ：支持するホ
ルダ３はその爪３Ｂを架台１６の段部１６Ｂに係止させ
、把持部３Ｃの内側面はばね１９の押圧力を受けた状態
で該架台１６上に保持されている。なお、各塗装ガン４
は架台１６上の予め定められた位置に配列されている。

他方、ロボット本体１も待機姿勢にあシ、シリンダ７内
のピストン１０はポート１１Ｂ側にエアが供給されてい
てクランプ機構６のクランプ部材１３は最伸長の状態に
ある。

次に、制御装置（図示せず）から塗装作業開始の指令が
出されると、ロボット本体１はこの指令に従って駆動し
、予め定められた塗装ガン４が固着されているホルダ３
の下方に位置される。次いで、第４図に示すように、フ
ランツ°機構６はアームＩＤによって（イ）方向に上昇
せられ、ホルダ３の把持部３Ｃは空間部Ａ内に挿入され
、嵌合穴１４Ａ。

１４Ｂと突起部材１５Ａ、１５Ｂが対面する位置でクラ
ンプ機構６の上昇は停止される。

次に、アームＩＤによシブラケット２が図中（ロ）方向
に押出され、嵌合穴１４Ａ、１４Ｂに突起部材１５Ａ、
１５Ｂが嵌入する。この時、突起部材１５Ａ、１５Ｂの
先端は半円球あるいは円錐状をしているから各嵌合穴１
４Ａ、１４Ｂと若干の位置ずれがあってもアームＩＤの
押出力によって該位置ずれは修正されて嵌合穴１４Ａ、
１４Ｂと突起部材１５Ａ、１５Ｂとは嵌合することがで
きる。

ブラケット２が更に前方に押出されると、ブラケット２
の支持面２Ｃとホルダ３の衝合面３Ｄと力よ衝合し、さ
らにブラケット２が図中（ロ）方向に押出されると、ホ
ルダ３はばね１９を圧縮しつつ架台１６上を摺動しなが
ら後方にスライドする。

次に、ホルダ３が所定距離後方にスライドすると、ロボ
ット本体１のアームＩＤの駆動が停止する。すると、方
向切換弁（図示せず）によシシリンダ７のポー）１１Ａ
側は加圧され、ポート１１Ｂ側は排気されてピストン１
０が後退し、り２ンゾ部材１３も（ハ）方向に後退して
該クランプ部材１３の爪１３Ａ、１３Ｂが把持部３Ｃの
両側縁部に係合し、該把持部３Ｃは支持部２Ｂ側に強固
に押圧されることによシ、塗装ガン４はロボット本体１
０手首ＩＥ先端に装着される。　。

さらに、ロボット本体１を再駆動し、アームＩＤによシ
ブラケット２を図中０）方向に上昇すると・塗装ガン４
は架台１６上から離れ、次いで、ロボット本体１の主柱
ＩＣが回転してアームＩＤが旋回し、該塗装ガン４は塗
装すべき被塗物方向に移動翫せられる。この時、塗装ガ
ン４に接続されている塗料供給ホー２２０は移動する塗
装ガン４によって引張られるが、滑車２３Ｂも支持ロー
プ２３Ｃを介して引張られ、案内レール２３Ａに沿って
転動する結果、該塗料供給ホース２０はロボット本体１
の動作に追従して伸びていく。

被塗物に対する塗装が終了すると、口がット本体１のア
ームＩＤが旋回して塗装ガン４を架台１６の方向に戻す
が、この時には塗料供給ホース２０は滑車２３Ｂに支持
ロープ２３Ｃを介して支持されているだけであるから、
該ロボット本体１の動きによって塗料供給ホース２０も
引戻され、該ホース２０の中間部も垂下した状態に保た
れる。

然して、架台１６の近傍に戻ったロボット本体１のアー
ムＩＤは、まず、ホルダ３の把持部３Ｃ背面をばね座１
８Ａに当接させ、ばね１９を架台１６の後方に押圧して
圧縮しつつホルダ３の爪３Ｂを架台１６０段部１６Ｂ後
方に位置させる。次に、アームＩＤがロボット本体１側
に後退すると、ホルダ３は架台１６上をばね１９のばね
力によって前方に摺動し、ホルダ３の爪３Ｂが前記段部
１６Ｂに係合することによって該ホルダ３は架台２３上
に保持される。以下、クランプ機構６を作動し、ロボッ
ト本体１を駆動してブラケット２を後退させる等前記装
着時とは逆の順序で操作することにより、ホルダ３とブ
ラケット２との離脱が行われる。

次に、第６図は本発明の第２の実施例を示す。

図中第１の実施例の構成要素と同−構成璧素には同一符
号を付してその説明を省略する。

然るに第２の実施例の特徴は、塗料供給ホース２０をホ
ース巻取り　ＩＪ−ル３１に伸縮可能に収容し、該ホー
ス巻取リール３１を塗装ブースの側壁１７で架台１６に
近接した位置に設けたことにある。ここで、ホース巻取
リール３１は塗料供給ホース２０の出入口を有する円筒
状のケース３１Ａと、該ケース３１Ａの中心に回動可能
に押通され、該ケース３１Ａ内で半径方向に開口した開
口部と軸端面に開口した開口部とを有する流通路が形成
されている回転軸３１Ｂと、該回転軸３１Ｂに固着され
て前記ケース３１Ａに内装された巻取シトジム３１Ｃと
、該巻取シトラム３１Ｃまたは前記回転軸３１Ｂと前記
ケース３　、Ｌ　Ａとの間に張設され、原券取りドラム
３１Ｃが塗料供給ボース２０を常時巻取る回転方向に付
勢するばね３１Ｄと刀λら構成されている。そして、前
記回転軸３１Ｂの軸端面開口部には基端が塗料容器２１
Ａに接続した配管２４の他端が継手３１Ｅを介して接続
されておシ、他方、前記回転軸３１Ｂの半径方向の開口
部には先端が塗装ガン４に接続した塗料供給ホース２０
の他端が接続されていて、該塗料供給ホース２０の巻取
シ、または引出し動作に拘らず、塗料容器２１Ａから塗
装ガン４に塗料が供給されるようになっている。

従って、本実施例装置にあっては、塗装作業開始時に前
記第１の実施例で述べた動作と同じ動作によシ架台１６
にホルダ３を介して支架されｆｃ塗装ガン４がロボット
本体１に装着される。該塗装ガン４が塗装すべき被塗物
の方向に移動せられると、該塗装ガン４に接続している
塗料供給ホース２０もホース巻取シリール３１からはね
３１Ｄのばね力に抗して引出されてくる。１７’Ｃ１塗
装作朶が終了し、塗装ガン４が架台１６方向に戻る時に
は塗料供給ホース２０にはロボツ）本体１による引張力
は働かないので、該ホース２０はホース巻取り　ＩＪ−
ル３１に張設したばね３１Ｄのばね力によって巻取９ド
ラム３１Ｃに順次巻取られ、塗装ガン４はボルダ３を介
して架台１６に支架される。

上述したように、第１および第２の実施例によれば、ロ
ボット本体１と塗装ガン４の着脱は該ロボット本体１に
固着され空気圧で作動するクランプ機構６でロボット本
体１に固着したブラケット２と塗装ガン４を固着したホ
ルダ３とをクランプするように構成したから、塗装ガン
４の着脱は所定のグログ２ムに従って回動的に、しかも
確実に行うことができる。

また、上記実施例では、支持面２ＣＫ複数の嵌合穴１４
Ａ、１４Ｂを穿設し、衝合面３Ｄには突起部材１５Ａ、
１５Ｂを医設してクランプ機構６がホルダ３を把持する
際に両者が嵌合することによって衝合位置のずれが修正
され、また把持時の支えとなるように構成したが、該嵌
合穴１４Ａ。

１４Ｂと突起部拐１５Ａ、１５Ｂに代えて、支持面２Ｃ
に凹陥部または凸状部を形成し、衝合面３Ｄには凸状部
または凹陥部を形成して、ブラケット２とホルダ３とを
いわゆるいんろう嵌合によって保持するように構成して
もよい。

さらに、クランプ機構６はシリンダ７、ピストン１０．
ピストンロッドＩＯＡを有するシリンダ機構ト、ピスト
ンロンドＩＯＡ先端に設けられたり２ンプ部材１３とか
らなるものとして述べたが、ブラケット２にホルダ３を
クランプすることができるものであればクランプ機構６
はこれに限ることなく種々の把み装置またはクランプ装
置が適用でき、また前記シリンダ機構は空圧シリンダに
限らず油圧シリンダとしてもよい。

なお、前記実施例では塗料源２１として塗料容器２１Ａ
と塗料ポンプ２１Ｂとからなるものを述べたが、塗料源
としては塗料タンクを用い、該塗料タンクに塗料の循環
するサーキュレーション・やイブを設け、配管２３を該
サーキュレーションノぐイブに接続する構成としてもよ
い。

また、塗料ガン４としては液圧ガンに限ることなく、塗
料供給ホース２０内に塗料ホースとは別にエアホースを
添設し、該エアホースからのエアによって霧化を促進す
るエアガンとして構成してもよい。

以上詳述したように、本発明はそれぞれ塗料供給ホース
が接続されている塗装ガンをロボット本体の作動範囲内
に配置し、該ロボット本体は各塗装ガンを所望のプログ
ラムに従って着脱することによって色替を行いつつ塗装
作業を行うように構成したから、色替えバルブおよび原
色替えバルブと塗装ガンとの間の塗料供給ホースを廃止
することができ、色替えの際の前色塗料の洗浄が不要に
なって塗料や洗浄用シンカ、圧縮空気の損失を皆無にす
ることができる。また、塗装ガンに塗料を供給する塗料
供給ホースは塗装ガン毎に１本に限られるので、塗装用
ロボット本体のアームにかかる重量を軽減することがで
き、該ロボット本体を自由かつ正確に作動することがで
きる。さらに、塗料供給ホースはロボット本体の動きに
追従して、Ｖ動するので、該ホースがロボット本体の支
柱やアームに当ったシすることがなく、ロボット本体は
正確な動作をすることができるし、該ホースが損傷する
ことも防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る塗装用ロボットの
色替装置の概略図、第２図は同実施例装置に用いられる
り２ンプ機構を示す拡大断面図、第３図は第２図の■−
■矢示方向断面図、第４図は塗装ガンを塗装用ロボット
に装着する場合のクランプ機構の動作説明図、第５図は
架台の配置説明図、第６図は本発明の第２の実施例に係
る塗装用ロボットの色替装置の概略図である。 １・・・塗装用ロボット、４・・・塗装ガン、６・・・
クランプ機構、１６・・・架台、２０・・・塗料供給ホ
ース−２１・・・塗料源、Ｂ・・・作動範囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塗装用ロデット本体と、該ロピット本体に設けられたク
   ランプ機構と、該クランプ機構によシ着脱ｎＪ能に係持
   される複数の塗装ガンと、前記ロ？ソト本体の作動範囲
   内に位置して該各塗装ガンが配列される架台と、前記塗
   装ガンに塗料を供給する各塗料源に連なる塗料供給ホー
   スとから構成されてなる塗装用ロボットの色替装置