JP3600905B2

JP3600905B2 - 壁面描画ロボットシステム

Info

Publication number: JP3600905B2
Application number: JP28000094A
Authority: JP
Inventors: 福田澄男; 後久卓哉; 鈴木利昭; 三浦雄一
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JPH08118263A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、壁面ロボットによる壁面の描画に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、壁面の描画は、壁面に足場を組んで下絵を描き、その上に描画したり、又は、描画装置を壁面に対向して地上に設置し、壁面にインクで描画したり（特開平５−１８５６０９号公報参照）、又は、描画装置を地上に設置し、塗料を弾丸にして壁面に向けて射出して、着弾時の発熱により液化して壁面に描画している（特開平５−７９１４５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
従来の技術にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞壁面に足場を組む必要があり、施工費用や作業効率が良くない。
＜ロ＞描画装置を地上に設置するので、作業現場によっては、作業効率が良くない。
＜ハ＞絵柄の構図
（構成）を決定する際、多くの下絵を描く必要があり、作業効率が悪く、また、コスト高になる。
＜ニ＞インク方式は、耐候性に問題があり、描画後に耐候性を向上するための後処理を必要とし、発色性の悪化やコスト高になる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は、壁面移動ロボットで壁面に描画する簡易なシステムを提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、壁面上を移動して描画する壁面描画ロボットシステムにおいて、壁面に吸着して上下方向に移動可能なロボット本体と、該ロボット本体に水平方向に取り付けられたアームと、該アームに沿って移動可能な塗装ガンと、描画用絵柄を入力した描画制御装置とを備え、該描画制御装置は、該ロボット本体の移動距離から得られる該ロボット本体の壁面での上下方向の位置と、該アーム上の該塗装ガンの水平方向の位置と、から該塗装ガンの壁面の位置を求めるとともに、該描画用絵柄と壁面の位置関係とを対応させて、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置を求め、該塗装ガンの壁面の位置を基に、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置に合わせて、該ロボット本体を上下方向に移動させるとともに、該塗装ガンを該アームに沿って水平方向に移動させ、壁面に対して一定のピッチで、該塗装ガンで塗料を吹き付けることにより、絵柄を壁面に描画することを特徴とする、壁面描画ロボットシステムにある。
【０００６】
【実施例１】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
＜イ＞壁面描画ロボットシステム（図１）
壁面描画ロボットシステムは、壁面６０に吸着して移動するロボット本体１０と、各色の塗料を噴射制御できる塗装ガン２０とを用いて、壁面６０に所定の絵を描画するシステムに関するものである。ロボット本体１０には水平方向にアーム１４が取り付けられ、アーム１４の範囲内で塗装ガン２０を移動制御する。ロボット本体１０と塗装ガン２０の移動は、サーボドライバ３１を介して描画制御装置３０により制御される。各色の塗装ガン２０は、塗料送付パイプ２２を介して各々の塗料ポンプ２２に接続されている。塗料ガン２０の開閉も描画制御装置３０により制御される。
【０００７】
＜ロ＞ロボット本体（図２）
ロボット本体１０は、壁面を移動できる従来の壁面ロボットを使用でき、例えば、排風機１１でロボット本体１０と壁面の間の空気を外部に排出して気圧を低下させ、大気圧でロボット本体１０を壁面に押し付け、ロボット本体１０と壁面の摩擦抵抗で壁面の所定位置に保持する。ロボット本体１０は駆動輪１２と補助輪１３で移動し、駆動輪１２は描画制御装置３０により駆動輪用サーボドライバ３１でサーボモータを回転制御して駆動される。ロボット本体１０には傾斜計１５を取り付け、その出力信号に基づいて左右の駆動輪１２を制御して、アーム１４を水平に保つことができる。
【０００８】
＜ハ＞塗装ガン（図２、図３）
塗装ガン２０は、従来の塗装ガン２０を使用でき、例えば、塗料ポンプ２２により塗料に圧力をかけ、塗装ガン２０の内部のソレノイドバルブの開閉により塗料を噴射する。１回（ショット）のソレノイドバルブの開時間を調整して、塗料のタレのない塗装を可能にできる。塗装ガン２０の個数や色の種類は種々に設定可能で、例えば４色の塗装ガン２０を組み合わせて塗装ガンユニットを構成し、アーム１４上に一定間隔で配置する。塗装ガンユニットは、サーボドライバ３１、サーボモータを介して描画制御装置３０により駆動制御され、アーム１４の所定位置に移動制御される。塗装ガン２０にはノズルチップが交換可能に取り付けられ、例えば、図３のような平吹き用と丸吹き用のノズルチップを必要に応じて使い分けることができる。平吹き用は壁面の下地の塗装に適しており、丸吹き用は描画に適している。塗料は高耐候性のフッ素樹脂系、アクリル・シリコン樹脂系のペイントなどが使用される。平吹き用ノズルの場合、例えば、１ショットで垂直方向（傾斜した塗装面の場合、上下方向）が２５０ｍｍ、水平方向が３０ｍｍの長楕円の塗装ができる。丸吹き用ノズルの場合、例えば、１ショットで直径１００ｍｍの円形の塗装ができる。
【０００９】
＜ニ＞位置の測定（図１）
ロボット本体１０の位置は、基準の位置との相対位置として、駆動輪のサーボモータに取り付けられたエンコーダ、落下防止装置５０の落下防止ワイヤ５１に取り付けらたエンコーダ、又はトータルステーション４０とプリズム４２の組み合わせ等から求めることができる。例えば、駆動輪１２のサーボモータを用いると、エンコーダの回転量から垂直方向の移動距離を知ることができる。また、落下防止ワイヤ５１を用いると、左右のワイヤ５１の長さから水平方向の位置と垂直方向の位置を知ることができる。又は、トータルステーション４０から発射されるレーザー光と反射するプリズム４２の位置関係から周知の方法で位置を測定することができる。この様にして求めたロボット本体１０の位置から塗装ガン２０の位置を求めることができる。例えば、塗装ガンユニットを駆動するサーボモータにエンコーダを取り付けることにより、アーム１４上の塗装ガンユニットの位置が求まり、アーム１４上の基準点とロボット本体１０の相対位置から、塗装ガン２０の壁面の位置を求めることができる。
【００１０】
＜ホ＞描画制御装置（図１）
描画制御装置３０は、通常のコンピュータの構成を有しており、壁面に描画する絵柄をスキャナーやマウス等の入力装置で入力する。描画制御装置３０は、描画用絵柄作成機能を有しており、入力された絵柄を描画装置３０上で編集して、任意の絵柄を作成することができる。また、描画制御装置３０は、描画制御装置３０で編集した絵柄と壁面の位置関係とを対応させることにより、壁面上の画素の位置、即ち各塗装ガン２０が塗料を噴射する位置を求める。更に、描画制御装置３０は、制御ケーブル３２によりロボット本体１０、傾斜計１５、塗装ガン２０、塗料ポンプ２２、トータルステーション４０、及び落下防止装置５０と接続されている。そして、描画制御装置３０は、ロボットの位置や傾斜の信号を受信し、ロボットを移動制御し、塗装ガン２０を噴射位置に移動し、塗料ポンプ２２や塗装ガン２０のソレノイドバルブを制御をし、壁面上に絵柄を描画することができる。
【００１１】
以下に、壁面描画ロボットシステムを用いた描画手順を説明する
＜イ＞描画用絵柄入力
▲１▼スキャナなどの入力装置から絵柄を描画制御装置３０に入力する。
▲２▼描画制御装置３０上で入力された絵柄について、描画イメージを確認しながら編集して、描画すべき壁面に合った形状や色に修正し、出力する描画用絵柄を作成する。
【００１２】
＜ロ＞下地塗装（図４）
▲１▼塗装ガンユニットの中のいずれかの塗装ガン２０を１個定め、平吹き用ノズルチップ２３を取り付ける。
▲２▼描画制御装置３０により塗装開始位置６１にロボットを移動させ、原点復帰を行う。
▲３▼塗装ガン２０がアーム１４上を移動する距離（塗装幅）を描画制御装置３０に入力する。アーム１４の長さで制限を受け、例えば３０００ｍｍとする。
▲４▼平吹き用ノズルの吹付け幅より少し短めの垂直距離、即ちロボットの１回の垂直移動距離（１パス）を入力する。これにより上下の吹付け幅の一部がオーバーラップする。
▲５▼塗装の最終の終了位置６２を入力する。
▲６▼下地の塗装を開始すると、塗装ガン２０は、アーム１４の始点から終点迄移動したならば停止する。次にロボット本体１０が、入力した１回の垂直移動距離（１パス）分だけ垂直に移動する。次に塗装ガン２０は、アーム１４の終点から始点に移動する。以下同様の作業が繰り返される。
▲７▼垂直一列の塗装が終了すると、ロボットを次の列に移動して同様の作業を繰り返す。
【００１３】
＜ハ＞描画塗装（図４）
▲１▼塗装ガン２０の全てに丸吹きノズルチップ２４を取り付け、各塗装ガン２０に必要な色の塗料送付パイプ２２を取り付ける。
▲２▼塗装の開始位置６１にロボットを移動して、原点復帰を行う。
▲３▼水平方向の１行のドット数を描画制御装置３０に入力する。
▲４▼ドットピッチを入力する。
▲５▼行ピッチを入力する。
▲６▼描画塗装を開始すると、既に描画制御装置３０に入力されている描画データにより、各色の塗装ガン２０を所定の位置で吹付ける。水平方向の１行が終了すると、次行に垂直移動し、同様の作業が繰り返される。塗装ガン２０を例えば４台使用すると、ロボットの１回の走行で４色の描画塗装を行う。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞ロボットが壁面を移動しながら描画できるので、足場の施工が不要となり、施工費用の低減や工期の短縮を図ることができる。
＜ロ＞壁面に下書きをすることなく、直接、描画することができる。
＜ハ＞塗装ガンのノズルを交換するだけで、下地塗装と描画塗装を１台のロボットで行うことができる。
＜ニ＞塗料で描画するので、高耐候性の塗装が可能となる。
＜ホ＞ダムや橋脚など作業条件の悪い場所でも、描画することができる。
＜ヘ＞建築物の外壁やイベント用の壁面などの作業時間が限られている場所でも、短時間に描画することができる。
＜ト＞描画用絵柄をコンピュータなどの描画制御装置上で確認しながら編集できるので、デッサンが不要となる。
＜チ＞耐候性のある塗料で描画塗装できるので、設計どうりの発色性能を得ることができ、かつ低コストとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】壁面描画ロボットシステムを示す図
【図２】ロボット本体と塗装ガンを示す図
【図３】塗装ガンの交換ノズルと噴射パターンを示す図
【図４】描画の状態を示す図
【符号の説明】
１０・・・ロボット本体
１４・・・アーム
２０・・・塗装ガン
３０・・・描画制御装置

Claims

壁面上を移動して描画する壁面描画ロボットシステムにおいて、
壁面に吸着して上下方向に移動可能なロボット本体と、
該ロボット本体に水平方向に取り付けられたアームと、
該アームに沿って移動可能な塗装ガンと、
描画用絵柄を入力した描画制御装置とを備え、
該描画制御装置は、
該ロボット本体の移動距離から得られる該ロボット本体の壁面での上下方向の位置と、該アーム上の該塗装ガンの水平方向の位置と、から該塗装ガンの壁面の位置を求めるとともに、
該描画用絵柄と壁面の位置関係とを対応させて、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置を求め、
該塗装ガンの壁面の位置を基に、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置に合わせて、該ロボット本体を上下方向に移動させるとともに、該塗装ガンを該アームに沿って水平方向に移動させ、壁面に対して一定のピッチで、該塗装ガンで塗料を吹き付けることにより、絵柄を壁面に描画することを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
壁面上を移動して描画する壁面描画ロボットシステムにおいて、
壁面に吸着して上下方向に移動可能なロボット本体と、
該ロボット本体に水平方向に取り付けられたアームと、
各々一定の間隔に配置され、別々の色の塗料を吹き付けられる複数の塗装ガンを有する、該アームに沿って移動可能な塗装ガンユニットと、
描画用絵柄を入力した描画制御装置とを備え、
該描画制御装置は、
該ロボット本体の移動距離から得られる該ロボット本体の壁面での上下方向の位置と、該アーム上の該塗装ガンユニットの水平方向の位置と、から該塗装ガンの壁面の位置を求めるとともに、
該描画用絵柄と壁面の位置関係とを対応させて、複数の該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置を求め、
該塗装ガンの壁面の位置を基に、複数の該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置に合わせて、該ロボット本体を上下方向に移動させるとともに、該塗装ガンユニットを該アームに沿って水平方向に移動させ、壁面に対して一定のピッチで、複数の該塗装ガンでそれぞれ、別々の色の塗料を吹き付けることにより、絵柄を壁面に描画することを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
壁面上を移動して描画する壁面描画ロボットシステムにおいて、
壁面に吸着して、モータにより上下方向に移動可能なロボット本体と、
該ロボット本体に水平方向に取り付けられたアームと、
該アームに沿ってモータにより移動可能な、塗装ガンを有する塗装ガンユニットと、
描画用絵柄を入力した描画制御装置とを備え、
該描画制御装置は、
該ロボット本体の該モータに取り付けたエンコーダから得られる該ロボット本体の壁面での上下方向の位置と、該塗装ガンユニットの該モータに取り付けたエンコーダから得られる該アーム上の該塗装ガンユニットの水平方向の位置と、から該塗装ガンの壁面の位置を求めるとともに、
該描画用絵柄と壁面の位置関係とを対応させて、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置を求め、
該塗装ガンの壁面の位置を基に、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置に合わせて、該ロボット本体を上下方向に移動させるとともに、該塗装ガンユニットを該アームに沿って水平方向に移動させ、壁面に対して一定のピッチで、該塗装ガンで塗料を吹き付けることにより、絵柄を壁面に描画することを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
壁面上を移動して描画する壁面描画ロボットシステムにおいて、
壁面に吸着して上下方向に移動可能なロボット本体と、
該ロボット本体に水平方向に取り付けられたアームと、
該アームに沿ってモータにより移動可能な、塗装ガンを有する塗装ガンユニットと、
該ロボット本体に取り付けられた落下防止ワイヤを有する落下防止装置と、
描画用絵柄を入力した描画制御装置と、を備え、
該描画制御装置は、
該落下防止ワイヤに取り付けたエンコーダから得られる該ロボット本体の壁面での上下方向の位置と、該塗装ガンユニットの該モータに取り付けたエンコーダから得られる該アーム上の該塗装ガンユニットの水平方向の位置と、から該塗装ガンの壁面の位置を求めるとともに、
該描画用絵柄と壁面の位置関係とを対応させて、該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置を求め、
該塗装ガンの壁面の位置を基に、求めた該塗装ガンが壁面に塗料を吹き付ける位置に合わせて、該ロボット本体を上下方向に移動させるとともに、該塗装ガンユニットを該アームに沿って水平方向に移動させ、壁面に対して一定のピッチで、該塗装ガンで塗料を吹き付けることにより、絵柄を壁面に描画することを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
請求項３に記載の壁面描画ロボットシステムにおいて、
該アームの水平度を計測する傾斜計をさらに備え、
該ロボット本体は、該モータにより駆動する左右の駆動輪によって移動可能であり、
該描画制御装置は、該傾斜計を基に左右の駆動輪を制御することにより、該アームを水平に保つことを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
請求項に１乃至５記載の壁面描画ロボットシステムにおいて、
該塗装ガンに交換可能な下地用ノズルチップを取り付け、
該下地用ノズルチップにより壁面の下地として単色塗装を行うことを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
請求項１乃至６のいずれかに記載の壁面描画ロボットシステムにおいて、
該塗装ガンで吹き付ける塗料は、耐侯性のペイントであることを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。
請求項１乃至７のいずれかに記載の壁面描画ロボットシステムにおいて、
該描画制御装置は、描画用絵柄を編集することを特徴とする、壁面描画ロボットシステム。