JP2013006235A - 塗装システム - Google Patents

Abstract

【課題】塗装ブースの小型化を図ることができる塗装システムを提供すること。
【解決手段】天井１１と側壁１２ａ，１２ｂとで囲まれた塗装ブース１０と、塗装ブース１０内に配置され、被塗装物２を搬送する搬送ライン５０と、被塗装物２に対して塗装を行なう塗装ロボット２０ａ，２０ｂとを備える。そして、塗装ロボット２０ａ，２０ｂは、塗装ブース１０の側壁１２ａ，１２ｂ側に固定されたベース部２１と、ベース部２１に連結された７軸構成のアーム部２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装システムに関する。

従来、ベース部が床に固定され、７軸構成のアーム部がベース部に連結されたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるロボットは、７軸構成のアーム部先端に作業用途に応じたエンドエフェクタが装着され、エンドエフェクタを作業内容に応じた位置および姿勢に制御することによって、作業を実行する。

特開２００９−１２５７８３号公報

上記従来のロボットは、エンドエフェクタとして塗装ガンなどをアーム部先端に装着することにより、塗装ロボットとして用いることができる。塗装ロボットを設置する塗装ブース内では、温度や湿度などの空調制御に加え、塗料の飛散を抑制する気流制御が行われる。かかる空調制御や気流制御を行なう装置は、塗装ブースが大きくなるほど大型化し、消費するエネルギーも大きくなる。そのため、塗装システムにおいては、塗装ブースの小型化を図ることが望ましい。

しかしながら、上記従来のロボットを塗装ロボットとして用いる場合、塗装ブースの床にベース部を固定するためのスペースが必要となる。そのため、塗装ブースの小型化を図る点で課題があった。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、塗装ブースの小型化を図ることができる塗装システムを提供することを目的とする。

本願の開示するロボットシステムは、一つの態様において、側壁と天井とで囲まれた塗装ブースと、前記塗装ブース内に配置され、被塗装物を搬送する搬送ラインと、前記被塗装物に対して塗装を行なう塗装ロボットとを備え、前記塗装ロボットは、前記塗装ブースの側壁側に固定されたベース部と、前記ベース部に連結された７軸構成のアーム部とを備えたことを特徴とする。

本願の開示する塗装システムの一つの態様によれば、塗装ブースの小型化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る塗装システムの構成を示模式的に表した図である。 図２は、実施例１に係る塗装ロボットの外観模式図である。 図３は、実施例１に係るチューブの配置を示す模式図である。 図４は、実施例１に係る塗装ロボットの軸構成を示す図である。 図５Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その１）である。 図５Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その１）である。 図６Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その２）である。 図６Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その２）である。 図７Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その３）である。 図７Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その３）である。 図８Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その４）である。 図８Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その４）である。 図９Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その５）である。 図９Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その５）である。 図１０Ａは、６軸構成を有する塗装ロボットの姿勢例を示す図（その６）である。 図１０Ｂは、実施例１に係る塗装ロボットの姿勢例を示す図（その６）である。 図１１は、実施例１に係る制御装置の構成を示す図である。 図１２は、実施例１に係る制御装置による塗装ロボットの制御方法の説明図（その１）である。 図１３は、実施例１に係る制御装置による塗装ロボットの制御方法の説明図（その２）である。 図１４は、実施例２に係る制御装置の構成を示す図である。 図１５は、実施例２に係る制御装置によって実行される処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本願の開示する塗装システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下においては、Ｙ軸の正側を右側、Ｙ軸の負側を左側、Ｚ軸の正側を上側、Ｚ軸の負側を下側、Ｘ軸の正側を後側、およびＸ軸の負側を前側とそれぞれ規定する。

まず、実施例１に係る塗装システムについて説明する。図１は、実施例１に係る塗装システム１の構成を模式的に表した図である。

図１に示すように、実施例１に係る塗装システム１は、塗装ブース１０と、塗装ロボット２０ａ，２０ｂと、搬送ライン５０と、制御装置６０ａ，６０ｂとを備える。塗装ロボット２０ａは、制御装置６０ａによって制御され、塗装ロボット２０ｂは、制御装置６０ｂによって制御される。なお、図示しないが、塗装システム１には、例えば、塗装ブース１０内における空調制御を行なう装置や、塗装時に噴霧される塗料の飛散を抑制する気流制御を行なう装置などが配置される。

塗装ブース１０は、天井１１、左側壁１２ａおよび右側壁１２ｂで囲まれたブースである。かかる塗装ブース１０の外側には、左支柱１３ａおよび右支柱１３ｂが設置される。左支柱１３ａは左側壁１２ａの外側面に沿って設置され、右支柱１３ｂは右側壁１２ｂの外側面に沿って設置される。

塗装ロボット２０ａ，２０ｂは、各関節を駆動するモータが気密室に配置される内圧防爆構造の塗装ロボットである。各塗装ロボット２０ａ，２０ｂは、塗装ブース１０の側壁１２ａ，１２ｂ側に固定されたベース部２１と、ベース部２１に連結された７軸構成のアーム部２２とを備える。アーム部２２の先端には、塗装ガン２３が装着されており、制御装置６０ａ，６０ｂによるアーム部２２の制御によって、塗装ガン２３の位置および姿勢が制御される。

各塗装ロボット２０ａ，２０ｂは、制御装置６０ａ，６０ｂによる制御に基づき、被塗装物２の左右半分をそれぞれ塗装する。具体的には、塗装ロボット２０ａは、制御装置６０ａによる制御に基づき、アーム部２２の先端に装着された塗装ガン２３によって被塗装物２の左側半分を塗装する。また、塗装ロボット２０ｂは、制御装置６０ｂによる制御に基づき、アーム部２２の先端に装着された塗装ガン２３によって被塗装物２の右側半分を塗装する。

搬送ライン５０は、被塗装物２を前方向（Ｘ軸の負方向）へ搬送する装置であり、被塗装物２を上面に載置する載置台５１と、載置台５１を前方向に移動させる移動機構５２とを備える。制御装置６０ａ，６０ｂは、塗装ロボット２０ａ，２０ｂのアーム部２２を制御することで、アーム部２２の先端に装着された塗装ガン２３の位置および姿勢を制御する。そして、制御装置６０ａ，６０ｂは、塗装ガン２３の位置および姿勢を制御しつつ、塗装ガン２３から塗料を噴霧させることによって、搬送ライン５０の載置台５１に載置された被塗装物２を塗装する。

このように、塗装システム１は、搬送ライン５０によって被塗装物２を搬送し、塗装ロボット２０ａ，２０ｂによって被塗装物２を塗装する。かかる塗装システム１では、各塗装ロボット２０ａ，２０ｂのベース部２１が被塗装物２よりも高い位置で側壁１２ａ，１２ｂ側に固定される。そのため、ベース部が床に固定される塗装ロボットを備えた塗装ブースに比べ、塗装ブース１０の左右方向の幅を狭くすることができ、その結果、塗装ブース１０の小型化を図ることができる。

なお、側壁１２ａ，１２ｂに塗装ロボット２０ａ，２０ｂを保持できる強度がある場合には、塗装ロボット２０ａ，２０ｂのベース部２１を側壁１２ａ，１２ｂに直接固定することもできる。すなわち、ベース部２１の側壁１２ａ，１２ｂ側への固定は、支柱１３ａ，１３ｂへの固定であっても、側壁１２ａ，１２ｂ自体への固定であってもよい。

次に、各塗装ロボット２０ａ，２０ｂの構成について具体的に説明する。なお、塗装ロボット２０ｂは、塗装ロボット２０ａに対して鏡対称であるため、以下においては、塗装ロボット２０ａの構成を中心に説明する。図２は、塗装ロボット２０ａの外観模式図である。なお、塗装ロボット２０ａには、塗装ガン２３へ流体を供給するチューブ３８（図３参照）が配置されるが、以下においては、後述する図３を除き、省略する。

塗装ロボット２０ａは、上述したように、ベース部２１と、アーム部２２と、塗装ガン２３とを備える。図２に示すように、ベース部２１は、左支柱１３ａの支持面１５ａに固定される。また、アーム部２２は、回転ベース部３１と、第１アーム３２と、第２アーム３３と、第３アーム３４と、手首部３５とを備える。

回転ベース部３１は、搬送ライン５０の搬送方向（Ｘ軸方向）に対して平行な第１軸Ｌ１を中心軸として回転可能にベース部２１に支持される。第１アーム３２は、第１軸Ｌ１に対してねじれの位置にあり且つ直交する関係にある第２軸Ｌ２を中心軸として回転可能に回転ベース部３１に支持される。このように、第２軸Ｌ２が第１軸Ｌ１に対してねじれの位置にあり且つ直交する関係にあるため、第２軸Ｌ２が第１軸Ｌ１に対して直交且つ交差する関係にある場合に比べ、アーム部２２を長くすることが可能となる。なお、第２軸Ｌ２を第１軸Ｌ１に対して直交且つ交差する関係にしてもよい。

第２アーム３３は、第２軸Ｌ２に対して直交する第３軸Ｌ３を中心軸として回転可能に第１アーム３２に支持される。第３アーム３４は、第３軸Ｌ３に対して直交する第４軸Ｌ４を中心軸として回転可能に第２アーム３３に支持される。なお、第４軸Ｌ４を形成する関節部４４は、第２アーム３３の先端部および第３アーム３４の基端部を含む領域によって形成される。

手首部３５は、第５軸Ｌ５から第７軸Ｌ７までの合計３軸で構成されており、その基端が第３アーム３４の先端に回転可能に支持される。かかる手首部３５の先端には塗装ガン２３が装着され、塗装ガン２３から塗料が噴霧される。

塗装ガン２３の駆動にはエアーが用いられ、また、塗装ガン２３の洗浄にはシンナーなどが用いられる。そのため、塗装ロボット２０ａには、エアーやシンナーなどの流体を塗装ガン２３へ供給するためのチューブ３８（図３参照）が設けられる。かかるチューブ３８は、エアーを塗装ガン２３へ供給する配管や、シンナーを塗装ガン２３へ供給する配管などを収納する。

図３は、チューブ３８の配置を示す模式図である。なお、図３では、図２に示す状態から第４軸Ｌ４を回転させて第３アーム３４を略水平にした状態を示す。また、以下においては、説明の便宜上、図３に示す姿勢の各アーム３２〜３４において、左側壁１２ａと対向する側面を左側面とし、右側壁１２ｂと対向する側面を右側面とする。

図３に示すように、チューブ３８は、回転ベース部３１から第１および第２アーム３２，３３の右側面に沿って配設される。さらに、チューブ３８は、第４軸Ｌ４の位置において第２アーム３３の右側面側から第２アーム３３内へ入り込み、第３アーム３４の左側面側から出て、第３アーム３４の左側面に沿う方向に向きを変える。そして、第３アーム３４の左側面に沿いながら手首部３５まで配設される。

第４軸Ｌ４を形成する関節部４４内には、回転軸の位置に中空部を有する減速機が設けられ、かかる減速機の中空部内に、関節部４４内の気密室に対して気密性を阻害しない貫通路が形成される。かかる貫通路にチューブ３８を配設することで、モータが配置される気密室の気密性が保持される。

すなわち、塗装ブース１０内は、塗装ガン２３からの塗料の噴霧によって危険雰囲気となるが、関節部４４内のモータなどが危険雰囲気に曝されないように、関節部４４内の気密室の気密性が保持される。なお、関節部４４内の気密室には、例えば、外部から爆発性を有しない気体が送り込まれ、気密室内は、塗装ブース１０外の雰囲気と同じ雰囲気に維持される。

また、チューブ３８は、アーム部２２などに比べて破損しやすい部分であるため、被塗装物２から遠い位置に配置される。すなわち、塗装ロボット２０ａでは、上述のように、第１アーム３２〜第３アーム３４のうち、塗装ロボット２０ａが基本姿勢である状態で被塗装物２に対して最も近い第３アーム３４の左側面に沿ってチューブ３８が第３アーム３４に配設される。これにより、チューブ３８が被塗装物２などに接触することを防止することができる。

ここで、塗装ロボット２０ａの基準姿勢について説明する。塗装ロボット２０ａの基準姿勢は、塗装ロボット２０ａの待機時の姿勢であり、制御装置６０ａによって制御される。

塗装ロボット２０ａの基本姿勢は、図２に示す姿勢である。すなわち、塗装ロボット２０ａの姿勢が基本姿勢である場合、第１アーム３２は回転ベース部３１に対して右側（Ｙ軸の正方向）に位置する状態で回転ベース部３１に片持ち支持され、第２アーム３３は前後方向（Ｘ軸方向）において第１アーム３２よりも被塗装物２側（Ｘ軸の正側）に位置する状態で第１アーム３２に片持ち支持される。

また、塗装ロボット２０ａの姿勢が基本姿勢である場合、第３アーム３４は第２アーム３３よりも左側壁１２ａ側に位置する状態で第２アーム３３に片持ち支持される。

また、塗装ロボット２０ａの姿勢が基本姿勢である場合、図４に示すように、第２軸Ｌ２と第４軸Ｌ４とは水平の位置にあり、また、第３アーム３４は鉛直方向（Ｚ軸の負方向）に下垂する状態である。また、第５軸Ｌ５と第７軸Ｌ７とが鉛直方向（Ｚ軸の負方向）にある。図４は、塗装ロボット２０ａの軸構成を示す図である。

上述したように、塗装ロボット２０ａは、塗装ブース１０の小型化を図るために、被塗装物２よりも高い位置でベース部２１が左側壁１２ａ側に固定されるが、塗装ロボット２０ａは、さらに、７軸構成のアーム部２２を備えており、これによって、さらに、塗装ブース１０の小型化を図ることができる。

図５乃至図７は、塗装ロボットの姿勢例を示す図である。図５は、被塗装物２として車体の外板を塗装する場合の例を示し、図６および図７は、被塗装物２として車体の内板を塗装する場合の例を示す。なお、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａに示す塗装ロボット１００は、塗装ロボット２０ａの第３軸Ｌ３に対応する軸がない６軸構成のアーム部を有する。また、塗装ロボット１００において、塗装ロボット２０ａの第４軸Ｌ４を形成する関節部４４に対応する部分を関節部１４４とする。

図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａに示すように、６軸構成の塗装ロボット１００では、被塗装物２を塗装する際に、ベース部２１の固定面である左支柱１３ａの支持面１５ａよりも被塗装物２側に関節部１４４を位置させることができない場合がある。そのため、左側壁１２ａが、塗装ロボット１００を支持する左支柱１３ａの支持面１５ａよりも左側へ配置される。

一方、７軸構成の塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸が駆動されることで、左支柱１３ａの支持面１５ａよりも被塗装物２側に位置させることができる。具体的には、塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３の回転位置が維持された状態で第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が駆動されることで関節部４４の位置が支持面１５ａよりも左側壁１２ａ側になる場合、関節部４４の位置が支持面１５ａよりも左側壁１２ａ側になる前に、制御装置６０ａによって、第３軸Ｌ３が駆動される。そのため、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂに示すように、第４軸Ｌ４を形成する関節部４４の位置を、左支柱１３ａの支持面１５ａよりも被塗装物２側に位置させることができる。

このように、７軸構成の塗装ロボット２０ａを用いることによって、塗装ブース１０の横幅を狭くすることが可能となる。すなわち、左側壁１２ａと車体中央との間の距離を、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂに示す例では、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａに示す例に比べて、それぞれ（Ｙ２−Ｙ１）、（Ｙ４−Ｙ３）および（Ｙ６−Ｙ５）だけ短くすることができる。

また、塗装ロボット２０ａを用いることにより、塗装ロボット１００を用いる場合に比べて、塗装ブース１０の高さを低くすることもできる。図８Ａおよび図９Ａは、塗装ロボット１００の姿勢例を示す図であり、図８Ｂおよび図９Ｂは、塗装ロボット２０ａの姿勢例を示す図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂは、被塗装物２として車体の外板を塗装する場合の例を示し、図９Ａおよび図９Ｂは、被塗装物２として車体の内板を塗装する場合の例を示す。

図８Ａおよび図９Ａに示すように、６軸構成の塗装ロボット１００では、被塗装物２を塗装する際に、関節部１４４を低い位置にすることができない場合がある。一方、７軸構成の塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸が駆動されることによって、関節部４４の位置を低い位置にすることができる。具体的には、塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３の回転位置が維持された状態で第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が駆動されることで、関節部４４の位置が天井１１よりも高くなる場合、制御装置６０ａによって、関節部４４の位置が天井１１よりも高くなる前に、第３軸Ｌ３が駆動される。これにより、塗装ロボット２０ａでは、図８Ｂおよび図９Ｂに示すように、塗装ロボット１００に比べて、関節部４４の位置を低い位置にすることができる。

このように、７軸構成の塗装ロボット２０ａを用いることによって、塗装ブース１０の高さを低くすることが可能となる。すなわち、塗装ブース１０の床と天井１１との間の距離を、図８Ｂおよび図９Ｂに示す例では、図８Ａおよび図９Ａに示す例に比べて、それぞれ（Ｚ２−Ｚ１）および（Ｚ４−Ｚ３）だけ短くすることができる。

また、塗装ロボット２０ａを用いることにより、塗装ロボット１００を用いる場合に比べて、被塗装物２との距離を離すこともできる。図１０Ａは、塗装ロボット１００の姿勢例を示す図であり、図１０Ｂは、塗装ロボット２０ａの姿勢例を示す図である。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂは、被塗装物２として車体の外板を塗装する場合の例を示す。

図１０Ａに示すように、６軸構成の塗装ロボット１００では、被塗装物２を塗装する際に、関節部１４４が被塗装物２に近づき、関節部１４４が被塗装物２に接触する場合もある。一方、７軸構成の塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸が駆動されることで、関節部４４の位置を被塗装物２の高さ以上にすることができる。具体的には、塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３の回転位置が維持された状態で第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が駆動されることで、関節部４４の位置が被塗装物２の高さよりも低くなる場合、制御装置６０ａによって、関節部４４の位置が被塗装物２の高さよりも低くなる前に、第３軸Ｌ３が駆動される。これにより、図１０Ｂに示すように関節部４４の位置を被塗装物２の高さ以上にすることができる。

ここで、制御装置６０ａ，６０ｂによる塗装ロボット２０ａ，２０ｂの駆動方法について、図面を参照して具体的に説明する。以下においては、まず、制御装置６０ａ，６０ｂの構成を説明した後、塗装ロボット２０ａ，２０ｂの駆動方法の具体例を説明する。図１１は、制御装置６０ａの構成を示す図である。制御装置６０ｂは制御装置６０ａと同様の構成であるため、ここでは、制御装置６０ａの構成について説明する。

図１１に示すように、制御装置６０ａは、通信部６１と、記憶部６２と、制御部６３とを備える。通信部６１は、塗装ロボット２０ａと制御装置６０ａ間のデータ送受信を行なうＬＡＮボードなどの通信デバイスである。この通信部６１は、例えば、制御部６３から受け取った動作命令を塗装ロボット２０ａへ送信する処理を行なう。

記憶部６２は、塗装データ６２ａを記憶する。塗装データ６２ａは、補間動作データ、調整動作データおよび移動動作データを含む。補間動作データは、塗装ガン２３から塗料を噴霧する際に用いられるアーム部２２の制御データである。すなわち、補間動作データは、塗装ガン２３から塗料の噴霧を開始してから終了するまでの期間、アーム部２２の先端が一定速度で上下方向に移動するようにアーム部２２を制御するためのデータである。なお、塗装データ６２ａには、塗装ガン２３による塗料の噴霧などを制御するための制御データも含まれる。

制御部６３は、制御装置６０ａの全体制御を行なう。制御部６３は、記憶部６２から塗装データ６２ａに含まれる補間動作データ、調整動作データ、または移動動作データを読み出し、かかるデータに基づいて、アーム部２２に対する動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。塗装ロボット２０ａは、制御装置６０ａからアーム部２２に対する動作指令を受信すると、第１軸Ｌ１〜第７軸Ｌ７のうち、受信した動作指令に対応する軸を動作指令に応じた回転量だけ駆動する。

ここで、補間動作データ、調整動作データおよび移動動作データに基づく、制御装置６０による塗装ロボット２０ａの制御方法について具体的に説明する。図１２および図１３は、制御装置６０ａによる塗装ロボット２０ａの制御方法の説明図である。なお、制御装置６０ｂによる塗装ロボット２０ｂの制御方法も、制御装置６０ａによる塗装ロボット２０ａの制御方法と同様である。

図１２に示すように、被塗装物２において、塗装すべき塗装領域として塗装領域Ａ〜Ｄがあるとする。また、塗装領域Ａ〜Ｄは、上下方向（Ｚ軸方向）を塗装方向とし、塗装の順番は、塗装領域Ａ、塗装領域Ｂ、塗装領域Ｃ、塗装領域Ｄの順であるとする。

この場合、塗装データ６２ａには、第１補間動作データ、第２補間動作データ、第３補間動作データ、および第４補間動作データが含まれる。第１補間動作データは、第１補間動作を実行させる動作指令を生成するためのデータである。第１補間動作は、塗装ガン２３の先端を塗装領域Ａに沿って上下方向に一定速度で上下方向に移動させるアーム部２２の動作である。第２補間動作データは、第２補間動作を実行させる動作指令を生成するためのデータである。第２補間動作は、塗装ガン２３の先端を塗装領域Ｂに沿って上下方向に一定速度で上下方向に移動させるアーム部２２の動作である。

また、第３補間動作データは、第３補間動作を実行させる動作指令を生成するためのデータである。第３補間動作は、塗装ガン２３の先端を塗装領域Ｃに沿って上下方向に一定速度で上下方向に移動させるアーム部２２の動作である。第４補間動作データは、第４補間動作を実行させる動作指令を生成するためのデータである。第４補間動作は、塗装ガン２３の先端を塗装領域Ｄに沿って上下方向に一定速度で上下方向に移動させるアーム部２２の動作である。

なお、第１補間動作、第２補間動作、および第４補間動作は、第３軸Ｌ３の回転位置を上述した基準姿勢での回転位置（以下、基準回転位置と記載する）とした状態でアーム部２２の第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が駆動された場合に関節部４４が左側壁１２ａ、天井１１、および被塗装物２に衝突しないものとする。一方、第３補間動作は、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置とした状態でアーム部２２の第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が駆動された場合に関節部４４が左側壁１２ａ、天井１１、または被塗装物２に衝突するものとする。

制御部６３は、まず、第１補間動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、塗装ガン２３の先端を一定速度で上下方向に移動させる第１補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる（図１３に示す時間Ｔａ〜Ｔｂ参照）。

かかる第１補間動作において、塗装ロボット２０ａでは、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置に維持された状態で、第３軸Ｌ３を除く軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４〜Ｌ７が駆動されて、塗装ガン２３の先端が一定速度で上下方向に移動する。制御部６３は、第１補間動作の間、塗装ガン２３を制御して、塗装ガン２３から塗料を噴霧させており、これにより、塗装領域Ａに対する塗装が行われる。

第１補間動作が終了すると、制御部６３は、移動動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。これにより、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置に維持した状態で、塗装ガン２３が第２補間動作を開始する位置および姿勢になるようにアーム部２２が駆動される（図１３に示す時間Ｔｂ〜Ｔｃ）。

その後、制御部６３は、第２補間動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、塗装ガン２３の先端を一定速度で上下方向に移動させる第２補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる（図１３に示す時間Ｔｃ〜Ｔｄ参照）。かかる第２補間動作において、塗装ロボット２０ａでは、第１補間動作と同様に、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置に維持された状態で、第３軸Ｌ３を除く軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４〜Ｌ７が駆動されることによって、塗装ガン２３の先端が一定速度で上下方向に移動する。制御部６３は、第２補間動作の間、塗装ガン２３を制御して、塗装ガン２３から塗料を噴霧させており、これにより、塗装領域Ｂに対する塗装が行われる。

第２補間動作が終了すると、制御部６３は、調整動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。これにより、塗装ロボット２０ａの動作を一次停止させた後、第３補間動作の実行時に関節部４４が左側壁１２ａ、天井１１、および被塗装物２に衝突しない位置となるように、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸が駆動される（図１３に示す時間Ｔｄ〜Ｔｅ）。

次に、制御部６３は、移動動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。これにより、第３軸Ｌ３の回転位置が上記調整動作によって調整された位置を維持した状態で、塗装ガン２３が第３補間動作を開始する位置および姿勢になるようにアーム部２２が駆動される（図１３に示す時間Ｔｅ〜Ｔｆ）。

その後、制御部６３は、第３補間動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、塗装ガン２３の先端を一定速度で上下方向に移動させる第３補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる（図１３に示す時間Ｔｆ〜Ｔｇ参照）。制御部６３は、第３補間動作の間、塗装ガン２３を制御して、塗装ガン２３から塗料を噴霧させており、これにより、塗装領域Ｃに対する塗装が行われる。

上述した調整動作データに基づく指令によって、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置から移動させており、これにより、第３補間動作において、関節部４４が左側壁１２ａ、天井１１、および被塗装物２に衝突することを回避する。

すなわち、第３補間動作は、上述したように、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置に維持させつつアーム部２２が駆動された場合、第４軸Ｌ４を形成する関節部４４の位置が左側壁１２ａ、天井１１、および被塗装物２などの障害物に接触しない範囲（以下、所定範囲Ｖと記載する）外になる。

そこで、制御装置６０ａは、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置でない場合に関節部４４の位置が所定範囲Ｖ外になる第３補間動作の前に、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸を駆動することにより、第３補間動作において、関節部４４の位置を所定範囲Ｖ内に維持させる。また、第３補間動作において、制御部６３は、第１補間動作と同様に、第３軸Ｌ３の回転位置を固定した状態であり、６軸に対する制御となるため、アーム部２２に対する制御が複雑化することを回避できる。

第３補間動作が終了すると、制御部６３は、調整動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。これにより、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置に戻る（図１３に示す時間Ｔｇ〜Ｔｈ）。

このように、制御装置６０ａは、第２補間動作の完了後、第３補間動作の実行前に塗装ロボット２０ａを一時停止させてから第３軸Ｌ３を駆動させた後、第３補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる。そして、かかる第３補間動作の完了後に、制御装置６０ａは、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置へ戻し、さらに次の第４補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる。したがって、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置であっても関節部４４の位置が所定範囲Ｖ内になる補間動作の際には、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置に維持することができるため、塗装データ６２ａの作成を容易に行なうことができる。

次に、制御部６３は、移動動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。これにより、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置に維持された状態で、塗装ガン２３が第４補間動作を開始する位置および姿勢になるようにアーム部２２が駆動される（図１３に示す時間Ｔｈ〜Ｔｉ）。

その後、制御部６３は、第４補間動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、塗装ガン２３の先端を一定速度で上下方向に移動させる第４補間動作を塗装ロボット２０ａに実行させる（図１３に示す時間Ｔｉ〜Ｔｊ参照）。制御部６３は、第４補間動作の間、塗装ガン２３を制御して、塗装ガン２３から塗料を噴霧させており、これにより、塗装領域Ｄに対する塗装が行われる。

このように、実施例１に係る塗装システム１では、側壁１２ａ，１２ｂと天井１１とで囲まれた塗装ブース１０と、塗装ブース１０内に配置され、被塗装物２を搬送する搬送ライン５０と、被塗装物２に対して塗装を行なう塗装ロボット２０ａ，２０ｂとを備える。そして、塗装ロボット２０ａ，２０ｂは、塗装ブース１０の側壁１２ａ，１２ｂ側に固定されたベース部２１と、ベース部２１に連結された７軸構成のアーム部２２とを備える。これにより、塗装ブース１０の小型化を図ることができる。

なお、上述においては、Ｘ軸方向に隣接する塗装領域Ａ〜Ｄに対する補間動作について説明したが、これに限られるものではない。例えば、Ｚ軸方向に隣接する各塗装領域に対する補間動作や、間隔が空いた各塗装領域に対する補間動作であってもよい。

また、上記塗装ロボット２０ａの関節部４４は、第２アーム３３の先端部および第３アーム３４の基端部を含む領域によって形成されるものとして説明したが、第４軸Ｌ４によって形成される関節部４４を第２アーム３３および第３アーム３４とは別に設け、かかる関節部４４に第２アーム３３と第３アーム３４とを連結するようにしてもよい。

また、上述においては、関節部４４の位置が、左側壁１２ａ、天井１１、および被塗装物２などの障害物に接触しない所定範囲Ｖ外になる場合に、第３軸Ｌ３を駆動させるようにしたが、これに限られない。例えば、関節部４４の位置を所定範囲Ｖよりも小さい所定範囲Ｖａに収まるように制限する場合には、関節部４４の位置が所定範囲Ｖａ外になる場合に、第３軸Ｌ３を駆動させてもよい。

次に、実施例２に係る塗装システムについて説明する。実施例２に係る塗装システムは、アーム部２２における第３軸Ｌ３の駆動を制御装置の制御部が判断する点で、実施例１に係る塗装システム１と異なる。図１４は、実施例２に係る制御装置６０Ａの構成を示す図である。なお、以下においては、説明を分かり易くするために、実施例１に係る塗装システム１の制御装置６０ａと同様の構成については同一の符号を付して説明する。なお、ここでは、塗装ロボット２０ａを制御する制御装置６０Ａについて説明するが、塗装ロボット２０ｂを制御する不図示の制御装置も制御装置６０Ａと同様の構成である。

図１４に示すように、制御装置６０Ａは、通信部６１と、記憶部６２Ａと、制御部６３Ａとを備える。記憶部６２Ａは、塗装データ６２ｂを記憶する。塗装データ６２ｂは、調整動作データを除き、塗装データ６２ａと同様のデータである。すなわち、塗装データ６２ｂには、第１補間動作データ、第２補間動作データ、第３補間動作データ、第４補間動作データおよび移動動作データが含まれる。

制御部６３Ａは、制御装置６０Ａの全体制御を行なう。制御部６３Ａは、記憶部６２Ａから塗装データ６２ｂを読み出し、かかる塗装データ６２ｂに基づいて、アーム部２２に対する動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させる。

次に、図１４に示した制御装置６０Ａによって実行される処理手順について図１５を用いて説明する。図１５は、実施例２に係る制御装置６０Ａによって実行される処理手順を示すフローチャートである。

図１５に示すように、制御部６３Ａは、塗装データ６２ｂのうち、次に実行すべき補間動作に対応する補間動作データを記憶部６２Ａから読み出す（ステップＳ１０）。例えば、塗装ロボット２０ａにおいて第１補間動作の実行が完了した状態である場合、第２補間動作データを読み出す。

次に、制御部６３Ａは、次に実行すべき補間動作において、第４軸Ｌ４により形成される関節部４４が所定範囲Ｗ外になるか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、次に実行すべき補間動作が第２補間動作である場合には、関節部４４が所定範囲Ｗ外にならないと判定し、一方、次に実行すべき補間動作が第３補間動作である場合には、関節部４４が所定範囲Ｗ外になると判定する。なお、「所定範囲Ｗ」とは、例えば、関節部４４が塗装ブース１０や被塗装物２などの障害物に接触しない範囲である。

次に実行すべき補間動作において関節部４４が所定範囲Ｗ外になると判定すると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御部６３Ａは、塗装ロボット２０ａに対する動作指令の出力を行わず、塗装ロボット２０ａの動作を一次停止する。その後、制御部６３Ａは、次に実行すべき補間動作の実行時に関節部４４の位置を所定範囲Ｗ内にする動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、第３軸Ｌ３を含む一以上の軸を駆動する（ステップＳ１２）。

一方、次に実行すべき補間動作において関節部４４が所定範囲Ｗ外にならないと判定すると（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御部６３Ａは、第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置ではないと判定すると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御部６３Ａは、調整動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、第３軸Ｌ３の回転位置を基準回転位置に戻す（ステップＳ１４）。

ステップＳ１２，Ｓ１４の処理が終了した場合、または、ステップＳ１３において第３軸Ｌ３の回転位置が基準回転位置であると判定された場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御部６３Ａは、次に実行すべき補間動作の開始位置へアーム部２２の先端に装着した塗装ガン２３を移動させる移動処理を実行する（ステップＳ１５）。具体的には、制御部６３Ａは、記憶部６２Ａから読み出した移動動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、アーム部２２を駆動する。

次に、制御部６３Ａは、アーム部２２を駆動して補間動作をさせながら、塗装ガン２３から塗料を噴霧させる塗装処理を実行する（ステップＳ１６）。具体的には、制御部６３Ａは、記憶部６２Ａから読み出した補間動作データに基づく動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、アーム部２２を駆動する。また、制御部６３Ａは、記憶部６２Ａに記憶した制御データに基づいて塗装ガン２３を制御して、塗装ガン２３から塗料を噴霧させる。

ステップＳ１６において塗装処理が終了すると、制御部６３Ａは、未実行の補間動作データがあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。例えば、ステップＳ１６において第４補間動作による塗装処理が終了した場合、制御部６３Ａは、未実行の補間動作データがないと判定する。一方、ステップＳ１６において第３補間動作による塗装処理が終了した場合、未実行の第４補間動作データがあるため、制御部６３Ａは、未実行の補間動作データがあると判定する。

制御部６３Ａは、未実行の補間動作データがあると判定すると（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。一方、制御部６３Ａは、未実行の補間動作データがない判定すると（ステップＳ１７：Ｎｏ）、アーム部２２を基本姿勢に戻す動作指令を通信部６１から塗装ロボット２０ａへ出力させることによって、アーム部２２を基本姿勢に戻し、アーム部２２および塗装ガン２３の制御を終了する。

以上のように、実施例２に係る制御装置６０Ａでは、次に実行すべき補間動作において、第４軸Ｌ４により形成される関節部４４が所定範囲Ｗ外になるか否かを判断する。そして、関節部４４が所定範囲Ｗ外になる場合、制御装置６０Ａは、第３軸Ｌ３を駆動して、次に実行すべき補間動作において、関節部４４が所定範囲Ｗ内になるようにアーム部２２を制御する。かかる制御装置６０Ａでは、塗装データ６２ｂに調整動作データが含まれないため、実施例１の制御装置６０ａに比べて、塗装データ６２ｂの作成を容易に行なうことができる。

なお、制御装置６０Ａは、関節部４４が所定範囲Ｗになるか否かの判断は、例えば、第３軸Ｌ３と第４軸Ｌ４とが交差する点の位置が予め設定した範囲内になるか否かを判断することによって行なうことができ、また、関節部４４の外表面位置のいずれかが所定範囲Ｗになるか否かを判断することによって行なうこともできる。

また、制御装置６０Ａは、関節部４４が所定範囲Ｗになるかを判断することとしたが、かかる判断に代えて、関節部４４が禁止領域になっていないかの判断を行なうようにしてもよい。

なお、上述の実施例１，２では、各塗装ロボット２０ａ，２０ｂをそれぞれ異なる制御装置で制御する例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、２つの塗装ロボット２０ａ，２０ｂを一つの制御装置で制御してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 塗装システム
２ 被塗装物
１０ 塗装ブース
１１ 天井
１２ａ，１２ｂ 側壁
１３ａ，１３ｂ 支柱
２０ａ，２０ｂ 塗装ロボット
２１ ベース部
２２ アーム部
２３ 塗装ガン
３１ 回転ベース部
３２ 第１アーム
３３ 第２アーム
３４ 第３アーム
３５ 手首部
５０ 搬送ライン
６０ 制御装置
Ｌ１ 第１軸
Ｌ２ 第２軸
Ｌ３ 第３軸
Ｌ４ 第４軸

Claims (10)

1. 側壁と天井とで囲まれた塗装ブースと、
   前記塗装ブース内に配置され、被塗装物を搬送する搬送ラインと、
   前記被塗装物に対して塗装を行なう塗装ロボットと
   を備え、
   前記塗装ロボットは、
   前記塗装ブースの側壁側に固定されたベース部と、
   前記ベース部に連結された７軸構成のアーム部と
   を備えたことを特徴とする塗装システム。
2. 前記アーム部は、
   前記ベース部に回転可能に支持され、前記搬送ラインの搬送方向に対して平行な第１軸を中心軸として回転可能な回転ベース部と、
   前記回転ベース部に回転可能に支持され、前記第１軸に対して直交且つ交差する関係、または、ねじれの位置にあり且つ直交する関係にある第２軸を中心軸として回転可能な第１アームと、
   前記第１アームに回転可能に支持され、前記第２軸に対して直交する第３軸を中心軸として回転可能な第２アームと、
   前記第２アームに回転可能に支持され、前記第３軸に対して直交する第４軸を中心軸として回転可能な第３アームと、
   前記第３アームの先端に回転可能に支持され、第５軸乃至第７軸を有する３軸構成の手首部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗装システム。
3. 前記塗装ロボットを制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記第２軸と前記第４軸とが水平の位置にあり、かつ前記第３アームが鉛直方向に下垂する姿勢を前記塗装ロボットの基準姿勢とし、前記塗装ロボットを待機させる場合に、前記塗装ロボットを前記基準姿勢にすることを特徴とする請求項２に記載の塗装システム。
4. 前記制御装置は、
   前記基準姿勢での前記第３軸の回転位置を維持させつつ前記アーム部を駆動することで前記第４軸を形成する関節部の位置が所定範囲外になる場合、前記関節部の位置が所定範囲外になる前に、前記第３軸を駆動し、前記関節部の位置を前記所定範囲内に維持させることを特徴とする請求項３に記載の塗装システム。
5. 前記制御装置は、
   前記塗装ロボットに複数の補間動作を順次実行させて前記被塗装物を塗装させ、かつ、一の前記補間動作が完了してから次の前記補間動作が開始するまでの期間に、前記第３軸を駆動することを特徴とする請求項４に記載の塗装システム。
6. 前記制御装置は、
   前記一の補間動作の完了時から前記基準姿勢での前記第３軸の回転位置を維持させることで、前記次の補間動作の実行時において前記関節部の位置が前記所定範囲外になる場合、前記一の補間動作の完了後に前記塗装ロボットを一時停止させてから前記第３軸を駆動し、前記次の補間動作の完了後に、前記第３軸を前記基準姿勢の回転位置へ戻し、その後、さらに次の前記補間動作を前記塗装ロボットに実行させることを特徴とする請求項５に記載の塗装システム。
7. 前記制御装置は、
   前記基準姿勢での前記第３軸の回転位置を維持させつつ前記第１軸および前記第２軸を駆動することで、前記関節部の位置が前記ベース部の固定面よりも側壁側になる場合、前記関節部の位置がベース部の固定面よりも側壁側になる前に、前記第３軸を駆動し、前記関節部の位置を前記ベース部の固定面よりも被塗装物側にすることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の塗装システム。
8. 前記制御装置は、
   前記基準姿勢での前記第３軸の回転位置を維持させつつ前記第１軸および前記第２軸を駆動することで、前記関節部の位置が所定の高さよりも高くなる場合、前記関節部の位置が前記所定の高さよりも高くなる前に、前記第３軸を駆動し、前記関節部の位置を前記所定の高さ以下にすることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の塗装システム。
9. 前記制御装置は、
   前記基準姿勢での前記第３軸の回転位置を維持させつつ前記第１軸および前記第２軸を駆動することで、前記関節部の位置が前記被塗装物の高さよりも低くなる場合、前記関節部の位置が前記被塗装物の高さよりも低くなる前に、前記第３軸を駆動し、前記関節部の位置を前記被塗装物の高さ以上にすることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の塗装システム。
10. 前記塗装ロボットは、
    前記基準姿勢の状態において、前記第２アームが前記第１アームよりも前記被塗装物側に位置する状態で前記第１アームに片持ち支持され、前記第３アームが前記第２アームよりも前記側壁側に位置する状態で前記第２アームに支持され、さらに、前記手首部に装着された塗装ガンに流体を供給するチューブが前記第３アームの側壁側に沿って前記第３アームに配設されることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の塗装システム。

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