JP7479626B2 - センサ、及びこのセンサを備える塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ、及びこのセンサを備える塗装装置に関するものである。

特許文献１には、吹き付け対象位置にワークが存在する場合にだけエアブローするエアブローユニットが開示されている。このエアブローユニットには、搬送装置上にワークが存在することを検知するセンサが設けられている。このセンサは、発信部と受信部とを有しており、受信部が発信部からの信号を受信しない間、すなわち、ワークが受信部と発信部との間に位置している間、エアブローすることができる。

実用新案登録３１９０５９９号公報

しかし、こうした構成の場合、受信部に埃等の異物が堆積してしまうことによって、ワークが存在していないにもかかわらず、ワークが存在していると誤検知してしまうおそれがある。一方、制御装置によって移動する制御がなされる塗装ガンを用いてコンベアによって搬送される被塗物を塗装する塗装装置において、塗装ガンと被塗物との間の距離をセンサによって計測し、この結果に基づいて塗装ガンの位置を変化させる技術が知られている。特許文献１のものと同様に、この塗装装置に用いられるセンサにおいても、埃等の異物が堆積すると、塗装ガンと被塗物との間の距離を正確に計測できなくなり、塗装ガンの位置を良好に変化させることができなくなるおそれがあり、こうした問題の解決が望まれている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、埃等の異物の影響を受け難いセンサ、及びこのセンサを用いた塗装装置を提供することを目的とする。

第１発明のセンサは、
被測定物の三次元形状を特定する三次元形状特定手段と、
前記三次元形状特定手段における前記被測定物に対向する対向面への異物の堆積を防止する異物堆積防止手段と、
を備えている。

第２発明の塗装装置は、
第１発明のセンサと、
前記被測定物を搬送するコンベアと、
前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
制御装置と、
を備え、
前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御する。

第３発明の塗装装置は、
第１発明のセンサと、
前記被測定物を搬送するコンベアと、
前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
制御装置と、
を備え、
前記異物堆積防止手段は、前記三次元形状特定手段を覆うように設けられ、前記対向面を露出するように開口部が形成されたカバーと、前記開口部を覆うように前記開口部に沿って気体を吐出する第１吐出動作を実行する第１吐出部と、を有し、
前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御し、
前記第１吐出部は、前記塗装ガンから前記被測定物に向けて前記塗料を噴出する間、前記第１吐出動作を継続する。

第４発明の塗装装置は、
第１発明のセンサと、
前記被測定物を搬送するコンベアと、
前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
制御装置と、
を備え、
前記異物堆積防止手段は、前記三次元形状特定手段を覆うように設けられ、前記対向面を露出するように開口部が形成されたカバーと、前記対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部を有し、
前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御し、
前記第２吐出部は、前記塗装ガンから前記被測定物に向けて前記塗料の噴出をしていないときに、前記第２吐出動作を所定の時間実行する。

第１発明のセンサは、異物堆積防止手段によって三次元形状特定手段の被測定物と対向する対向面への埃等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段が被測定物までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。

第２発明の塗装装置は、異物堆積防止手段によって三次元形状特定手段の被測定物と対向する対向面への埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段が被測定物までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止するとともに、制御装置によって塗装ガンの移動を良好に制御することができる。

第３発明の塗装装置は、異物堆積防止手段によって三次元形状特定手段の被測定物と対向する対向面への埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段が被測定物までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。また、塗装ガンから塗料を噴出する間、第１吐出動作を継続することによって、三次元形状特定手段に異物が堆積することを確実に防止することができる。

第４発明の塗装装置は、異物堆積防止手段によって三次元形状特定手段の被測定物と対向する対向面への埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段が被測定物までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。また、塗装ガンから塗料の噴出をしていないときに第２吐出動作を所定の時間実行することによって、三次元形状特定手段に付着した異物を除去することができる。また、第２吐出動作の実行を所定の時間に限定したので、吐出する気体の量を節約することができる。

図１は、本願発明の塗装装置及び三次元形状認識図を左方から見た側面図である。 図２は、塗装装置を下流側から見た側面図である。 図３は、実施例１のセンサの斜視図である。 図４は、実施例１のセンサの平面図である。 図５は、実施例１のセンサを右方から見た側面図である。 図６は、実施例１の三次元形状特定手段から放射する検知光がなす対象範囲を示す概略平面図である。 図７は、三次元形状認識部を下流側から見た概略側面図であって、各三次元形状特定手段によって被塗物の被塗面を計測している状態を示す。 図８は、三次元形状認識部、及び制御装置の構成を示すブロック図である。 図９は、実施例２のセンサの斜視図である。 図１０は、実施例２のセンサの平面図である。 図１１は、実施例２のセンサを下流側から見た側面図である。

第１発明の異物堆積防止手段は、三次元形状特定手段を覆うように設けられ、対向面を露出するように開口部が形成されたカバーと、開口部を覆うように開口部に沿って気体を吐出する第１吐出動作を実行する第１吐出部とを有してもよい。この構成によれば、開口部を覆うように開口部に沿って気体を吐出することによって、開口部からカバー内への埃や塗料等の異物の浸入を防ぎ、これによって、三次元形状特定手段への異物の堆積を防止することができる。

第１発明の異物堆積防止手段は、対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部を有してもよい。この構成によれば、三次元形状特定手段の対向面に付着した埃や塗料等の異物を第２吐出部からの気体の吐出によって除去することができる。

第１発明の異物堆積防止手段は、カバーによって覆われた領域内に気体を吐出して、開口部からカバー外に気体を流出させる第３吐出部を有してもよい。この構成によれば、開口部からカバー外へ気体を流出させることによって、開口部からカバー内へ埃や塗料等の異物が浸入することを防ぎ、三次元形状特定手段の対向面への異物の堆積を防止することができる。

第３発明の異物堆積防止手段は、対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部を有し、第２吐出部は、吐出する気体の流量が第１吐出部よりも大きくてよい。この構成によれば、第１吐出部は第２吐出部よりも吐出する気体の流量が小さいため、第２吐出部に比べて吐出する気体の量を節約することができる。第２吐出部は第１吐出部よりも吐出する気体の流量が大きいため、三次元形状特定手段に堆積した埃や塗料等の異物を除去し易い。つまり、互いに気体を吐出する流量、及び気体を噴出する状態が異なる第１吐出部と第２吐出部とを使い分けることによって、吐出する気体の量を抑制しつつ、センサの状態を良好な状態に維持することができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１から図８を参照して説明する。尚、以下の説明において、前後の方向については、図１における左方を前方、右方を後方と定義し、上下の方向については、図１にあらわれる向きをそのまま上方、下方と定義し、左右の方向については、図２、７にあらわれる向きをそのまま左方、右方と定義する。なお、塗装ガン１３における移動方向については、レシプロケータ１４のアーム１４Ａが上下方向に移動する方向に平行であり、且つコンベア１２の左右方向の中心を通る基準線ＣＣを基準にして、被塗物４０に向けて塗装ガン１３が接近する方向を前進方向Ｆと定義し、被塗物４０から遠ざかる方向を後進方向Ｒと定義する（図２参照。）。

本実施例１の塗装装置１０は、図１、２、８に示すように、塗装ブース１１と、コンベア１２と、塗装ガン１３と、レシプロケータ１４と、三次元形状認識部２０と、制御装置３４とを備えている。塗装ブース１１は、箱状をなしている。塗装ブース１１は、左側部１１Ａと右側部１１Ｂとが離隔して左右に並んでいる（図２参照。）。左側部１１Ａ、及び右側部１１Ｂの各々は、コンベア１２の左方と右方とに配置されている（図２参照。）。コンベア１２は、塗装ブース１１内において、被測定物である被塗物４０を所定間隔を空けて吊り下げた状態で後方向（以下、搬送方向Ｔｒともいう）へ水平に搬送する。コンベア１２が被塗物４０を搬送する搬送速度は、例えば、０．１ｍ／ｍｉｎから６ｍ／ｍｉｎである。コンベア１２に吊り下げられた被塗物４０は、左側部１１Ａと右側部１１Ｂとの間を搬送方向Ｔｒに通過する。

塗装ガン１３は、塗装ブース１１外に設置されたレシプロケータ１４のアーム１４Ａの先端部に取り付けられ、被塗物４０の被塗面４１に向けて塗料を噴出する。塗装ブース１１の左側部１１Ａの左面には、上下方向に延びてスリット１１Ｃが開口して形成されている（図２参照。）。レシプロケータ１４のアーム１４Ａは、スリット１１Ｃに挿通されている。塗装ガン１３は、塗装ブース１１内に配置されている（図２参照。）。レシプロケータ１４は、塗装ガン１３を被塗物４０の搬送方向Ｔｒ（図１参照）と交差する二次元方向（上下方向、及び前進方向Ｆ・後進方向Ｒ（図２参照））に移動させる。つまり、塗装ガン１３は、被塗物４０に対して相対移動しながら被塗物４０に塗料を噴出するのである。

三次元形状認識部２０は、塗装ブース１１におけるレシプロケータ１４及び塗装ガン１３よりも被塗物４０の搬送方向Ｔｒにおける上流側に配されている（図１参照。）。三次元形状認識部２０は、搬送される被塗物４０の被塗面４１の三次元形状を計測するものである。三次元形状認識部２０は、複数のセンサ３１を備えている。

各センサ３１は、図３、４、５に示すように、三次元形状特定手段２１と異物堆積防止手段３２と、を備えている。三次元形状特定手段２１の外形は、円筒状をなした投受光部２１Ａの一端面に、直方体状をなした基部２１Ｂが連結した形態をなしている。三次元形状特定手段２１は、図８に示すように、モータ２２と、モータ２２によって回転駆動される投受光用ミラー２３と、回転位置検出器２４と、投光器２５と、受光器２６と、受光器２６に接続された距離演算部２７と、を収納した形態とされている。投受光部２１Ａは、例えば、透明であり所定の色に着色された合成樹脂製である。各三次元形状特定手段２１は、所謂、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサである。ＴｏＦセンサは、自身から発したレーザ光が対象物に照射され、対称物から反射した反射光が自身に戻るまでに要した時間に基づいて、自身と対象物との距離を計測することができる。各三次元形状特定手段２１の仕様は互いに同じである。各三次元形状特定手段２１は、こうして被塗物４０の被塗面４１上の任意の点と自身との距離（すなわち、被塗面４１までの距離）を計測することによって、被塗物４０の三次元形状を特定する。

モータ２２の回転中心軸２８は投受光部２１Ａと同軸に配置され、被塗物４０の搬送方向Ｔｒと平行な方向を向いている（図１参照。）。尚、本実施例では、モータ２２の回転中心軸２８と三次元形状特定手段２１の回転中心軸２８を同義で用いる。モータ２２の回転数は、例えば、２４００ｒｐｍである。投受光用ミラー２３は、モータ２２の回転中心軸２８に対して４５°の角度で傾いている。回転位置検出器２４は、投受光用ミラー２３の回転中心軸２８周りにおける周方向の位置を検出する。例えば、投受光用ミラー２３は、モータ２２によって回転中心軸２８周りに０．０２５秒で一回回転する。これにより、各三次元形状特定手段２１は、０．０２５秒毎に被塗物４０の被塗面４１の三次元形状を計測することができる。ここで、コンベア１２の搬送速度が６ｍ／ｍｉｎである場合、コンベア１２によって被塗物４０が０．０２５秒で搬送される距離は２．５ｍｍである。したがって、この場合、各三次元形状特定手段２１は、横方向に２．５ｍｍ毎に被塗面４１の三次元形状を計測することができる。ここでいう、横方向とは、コンベア１２の搬送方向Ｔｒである。

投光器２５は、検知光ＤＬとして赤外線レーザ光を水平に照射する。投光器２５から発せられた検知光ＤＬは、モータ２２によって回転する投受光用ミラー２３で反射され、三次元形状特定手段２１の外部へ向けて回転中心軸２８と直交する径方向外方へ放射される。回転中心軸２８から１０ｍ離れたところでは、投受光用ミラー２３で反射した赤外線レーザは、回転中心軸２８に直交する方向におよそ１６０ｍｍに拡がり、回転中心軸２８に平行な方向におよそ２５ｍｍに拡がる。つまり、投受光用ミラー２３で反射した赤外線レーザの放射軌跡は、回転中心軸２８から離れるにしたがって回転中心軸２８に平行な方向に寸法が拡がる対象範囲２９（図６参照）をなす。

三次元形状特定手段２１から発せられた検知光ＤＬの一部は、直接、被塗物４０の被塗面４１に照射される。そして、被塗面４１から反射した検知光ＤＬは、検知光ＤＬを発した三次元形状特定手段２１に入射して、受光器２６によって受光される。三次元形状特定手段２１の受光器２６は、対象範囲２９の内の、所定の範囲Ｒ内における検知光ＤＬを受光し得る構成とされている。例えば、この所定の範囲Ｒは、図７に示すように、投受光用ミラー２３で反射した赤外線レーザが被塗物４０に向けて水平方向に発せられた状態を中央として、赤外線レーザが水平方向に対して上側に３５°傾いた角度から下側に３５°傾いた角度までの間の範囲である。つまり、所定の範囲Ｒは、投受光用ミラー２３で反射した赤外線レーザが被塗物４０に向けて水平方向に発せられた状態を中央として±３５°の範囲である。

受光器２６は、対象範囲２９を通り三次元形状特定手段２１に入射し、投受光用ミラー２３で反射した検知光ＤＬのみを受光する。距離演算部２７には、受光器２６にて受光した検知光ＤＬの位相情報と、回転位置検出器２４からの投受光用ミラー２３の回転位置情報とが入力される。投受光用ミラー２３の回転位置情報は、対象範囲２９における赤外線レーザ（検知光ＤＬ）の放射角度の情報として処理される。

距離演算部２７では、入力された情報に基づいて演算が行われ、検知光ＤＬの対象範囲２９における被塗面４１（被塗物４０）の三次元形状のデータが得られる。距離演算部２７には、速度センサ３０から、コンベア１２の搬送速度（三次元形状特定手段２１に対する被塗物４０の相対変位速度）に応じて所定の周期毎にハイレベルとローレベルの信号が交互に入力される。例えば、速度センサ３０は、コンベア１２が１０ｍｍ移動する毎にハイレベルと、ローレベルの２つの信号を１回ずつ交互に出力する構成とされている。

距離演算部２７は、こうして得られた三次元形状のデータと、速度センサ３０から入力される信号とを対応付けることによって、被塗物４０の被塗面４１の横方向における所定の間隔毎の三次元形状のデータを順に生成する。投光器２５から検知光ＤＬを発しているにもかかわらず、受光器２６が検知光ＤＬを受光しない場合、距離演算部２７は、受光していないことを示す値（例えば、６５５３３）を出力する。

異物堆積防止手段３２は、図３、４、５に示すように、カバー３３、第１吐出部３５、及び第２吐出部３６を有している。カバー３３は、直方体状をなし、互いに反対に位置する二つの面に相当する部分が開口して、第１開口部３３Ａ、及び第２開口部３３Ｂとして形成されている。三次元形状特定手段２１は、円筒状をなした投受光部２１Ａの軸心がカバー３３の第１開口部３３Ａ、及び第２開口部３３Ｂに平行になるようにカバー３３に収納されている。第１開口部３３Ａは、被塗物４０に対向するように配置される（図７参照。）。投受光部２１Ａの外周面において、第１開口部３３Ａ側に位置する面は、被塗物４０に対向する対向面Ｃである。つまり、カバー３３は、三次元形状特定手段２１を覆うように設けられ、対向面Ｃを露出するように第１開口部３３Ａが形成されているのである。

第１吐出部３５は、厚みを有した多角形状をなし、空気が流入する流入部３５Ａと、流入した空気を吐出する吐出口３５Ｂと、を有している。第１吐出部３５は、中空である。流入部３５Ａは、円筒状をなしている。流入部３５Ａの一端面は、多角形状をなす第１吐出部３５の側面のうちの一つに連結されている。第１吐出部３５の内部空間は、流入部３５Ａに連通している。流入部３５Ａには、円筒状をなした第１継手３５Ｃが連結されている。第１継手３５Ｃには、エアコンプレッサ等のエア供給源（図示せず）からホース等を介して空気が供給される。第１吐出部３５の内部空間には、第１継手３５Ｃを介してエア供給源からの空気が流入する。第１継手３５Ｃに空気を供給する経路には、第１開閉弁３５Ｄが設けられている。

吐出口３５Ｂは、多角形状をなす第１吐出部３５において、流入部３５Ａが連結された側面と直交する面に複数開口して形成されている。吐出口３５Ｂは、流入部３５Ａが連結された側面に対して反対に位置する側面に沿うように一列に並んでいる。第１吐出部３５の内部空間は、吐出口３５Ｂを介して外部に連通している。吐出口３５Ｂは、吐出口３５Ｂが形成された面に直交する方向（以下、吐出方向Ｖともいう）に帯状をなすように空気を吐出する（図３参照。）。

第１吐出部３５は、流入部３５Ａが連結された側面に対して反対に位置する側面をカバー３３の第１開口部３３Ａに沿うように配置している。第１吐出部３５の吐出口３５Ｂが形成された面は、投受光部２１Ａと基部２１Ｂとが連結する境界に沿うように配置されている。吐出口３５Ｂは、カバー３３の第１開口部３３Ａにおける、投受光部２１Ａが配置される方に向いている。第１吐出部３５は、カバー３３に連結されている。

吐出口３５Ｂから吐出された空気は、投受光部２１Ａが位置する第１開口部３３Ａを覆うように第１開口部３３Ａに沿って流れる（図３参照。）。つまり、第１吐出部３５は、第１開口部３３Ａを覆うエアカーテンを形成するのである。第１吐出部３５によって実行されるこの動作は、第１吐出動作である。

第２吐出部３６は、例えば、筒状をなし、一端に空気が流入する流入部３６Ａが設けられ、他端に流入した空気を吐出する吐出口３６Ｂが設けられている。第２吐出部３６の吐出口３６Ｂから吐出された空気は、例えば、円錐状に拡がるように吐出される（図４参照。）。流入部３６Ａには、円筒状をなした第２継手３６Ｃが連結されている。第２継手３６Ｃには、エアコンプレッサ等のエア供給源からホース等を介して空気が供給される。第２継手３６Ｃに空気を供給する経路には、第２開閉弁３６Ｄが設けられている。

第２吐出部３６の吐出口３６Ｂは、吐出した空気が第１開口部３３Ａから投受光部２１Ａの外周面における対向面Ｃにかかる向きにされている。第２吐出部３６は、カバー３３の第１開口部３３Ａを正面から見た際に、投受光部２１Ａに重ならないように配置されている（図５参照。）。第２吐出部３６は、カバー３３に連結されている。第２吐出部３６の吐出口３６Ｂから吐出される空気の流量は、第１吐出部３５の吐出口３５Ｂから吐出される空気の流量よりも大きい。吐出口３６Ｂから吐出された空気は、対向面Ｃに向けて吐出される（図４参照。）。第２吐出部３６によって実行されるこの動作は、第２吐出動作である。センサ３１は、このように構成されている。

各センサ３１は、図７に示すように、上下方向に直列に配置されている。具体的には、各センサ３１の回転中心軸２８は、互いに平行にされている。上下方向に隣合うセンサ３１の回転中心軸２８の間の寸法は同じにされている。各センサ３１は、第１吐出部３５、及び第２吐出部３６が、三次元形状特定手段２１よりも後方（すなわち、三次元形状特定手段２１から見て被塗物４０が配置される方）に配置されている。

制御装置３４は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、Ａ／Ｄ変換器等を有した構成とされている。制御装置３４は、距離演算部２７において生成された三次元形状のデータ（すなわち、三次元形状特定手段２１によって計測された被塗物４０の被塗面４１までの距離の情報）に基づいて、コンベア１２、レシプロケータ１４、及び塗装ガン１３等の動作を制御して、被塗面４１に塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、塗装ガン１３の被塗物４０に対する移動を制御し得る構成とされている。さらに、制御装置３４は、第１継手３５Ｃに空気を供給する経路に設けられた第１開閉弁３５Ｄ、及び第２継手３６Ｃに空気を供給する経路に設けられた第２開閉弁３６Ｄの開閉の制御を実行し得る構成とされている。

次に、塗装装置１０が被塗物４０の外面のうち三次元形状特定手段２１と対向する表面側の被塗面４１の形状を計測する手順について説明する。

図１、２、７に示すように、被塗物４０は、全体として板面を上下方向に向けた板状をなす。被塗物４０の被塗面４１の上端縁部には、左方へリブ状に突出する上部突起４２が形成され、被塗面４１の高さ方向中央部には、左方へリブ状に突出する中央部突起４３が形成され、被塗面４１の下端縁部には、左方へリブ状に突出する下部突起４４が形成されている。

上に位置する三次元形状特定手段２１（以下、上の三次元形状特定手段２１ともいう）は、上部突起４２よりも僅かに上方の位置に配置されている。上下中央に位置する三次元形状特定手段２１（以下、中央の三次元形状特定手段２１ともいう）は、中央部突起４３よりも僅かに下方の位置に配置されている。下に位置する三次元形状特定手段２１（以下、下の三次元形状特定手段２１ともいう）は、下部突起４４よりも僅かに下方の位置に配置されている。

例えば、図７における点Ａは、中央の三次元形状特定手段２１が測定し得る範囲に位置している。点Ａと回転中心軸２８との間における上下方向の距離Ｈ、及び塗装ガン１３が前進及び後進する方向の距離Ｌは、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ、Ｌ＝ａ×ｃｏｓθとして求めることができる。つまり、被塗面４１上の上下方向における任意の点と、回転中心軸２８との間における上下方向の距離Ｈ、及び塗装ガン１３が前進及び後進する方向の距離Ｌは三次元形状特定手段２１によって計測された距離ａに基づいて求めることができる。各三次元形状特定手段２１は、被塗面４１を上下方向に所定の距離毎（例えば、１ｃｍ毎）に自身からの距離ａを測定する。三次元形状認識部２０は、例えば、被塗面４１の上下方向に１ｃｍ毎に、自身からの距離ａを測定することができる。

三次元形状認識部２０は、被塗物４０における横方向（コンベア１２の搬送方向Ｔｒ）においても、所定の距離毎（例えば、１ｃｍ毎）に三次元形状を測定する。被塗物４０はコンベア１２によって所定の搬送速度で搬送されている。このため、被塗物４０における横方向の三次元形状の測定は、被塗物４０が所定の距離搬送された毎に上記した上下方向における三次元形状の測定を三次元形状認識部２０によって行うのである。

例えば、コンベア１２の搬送速度が６ｍ／ｍｉｎである場合、コンベア１２によって被塗物４０が１ｃｍ移動するために要する時間は０．１秒である。これに対して、三次元形状認識部２０は、０．１秒間に４回三次元形状を計測することができる。制御装置３４は、三次元形状認識部２０によって連続して繰り返し計測した三次元形状のデータの４回分の平均値を演算し、このデータを被塗物４０における横方向の所定の位置における三次元形状のデータとして記憶する。こうして、制御装置３４は、被塗物４０が搬送方向Ｔｒに１ｃｍ搬送される毎に、上下方向における三次元形状の測定を三次元形状認識部２０によって実行して得られたデータを連続して記憶することによって、被塗物４０における被塗面４１の上下方向及び横方向の三次元形状のデータを生成するのである。

塗装を行う際には、コンベア１２を作動させ、コンベア１２に被塗物４０を適宜配置して吊り下げて被塗物４０を塗装ブース１１へ搬送する。このとき、制御装置３４は、第１継手３５Ｃに空気を供給する経路に設けられた第１開閉弁３５Ｄを開状態にする。これによって、流入部３５Ａを介して第１吐出部３５への空気の流入が開始する。これとともに、吐出口３５Ｂからの空気の吐出が開始される。吐出口３５Ｂから吐出された空気は、帯状をなして、カバー３３の第１開口部３３Ａにおいて、投受光部２１Ａが配置された側を覆うエアカーテンを形成して流れる。こうして第１吐出部３５は、第１吐出動作を開始する。これによって、カバー３３の第１開口部３３Ａからカバー３３の内部に埃や塗料等が入り込み、三次元形状特定手段２１における被塗物４０に対向する対向面Ｃへの埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。このとき、第２継手３６Ｃに空気を供給する経路に設けられた第２開閉弁３６Ｄは閉状態にされる。

このとき、三次元形状認識部２０は、被塗物４０が２．５ｍｍ搬送される毎に、三次元形状を計測して制御装置３４に三次元形状のデータを出力する。制御装置３４は、三次元形状認識部２０によって連続して計測した三次元形状のデータの４回分の平均値を演算し、このデータを被塗物４０における横方向における所定の位置の三次元形状のデータとして記憶する。

ここで、三次元形状認識部２０と、レシプロケータ１４の塗装ガン１３との間の搬送方向Ｔｒにおける距離は、所定の値に設定されている。コンベア１２の搬送速度も所定の値に設定されている。したがって、被塗物４０における任意の点が、三次元形状認識部２０に対向する位置から塗装ガン１３に対向する位置に到達するまでの時間Ｔは、三次元形状認識部２０と塗装ガン１３との間の搬送方向Ｔｒにおける距離を、コンベア１２の搬送速度によって除することによって求めることができる。つまり、制御装置３４は、現在測定した被塗物４０の三次元形状のデータを記憶しておき、時間Ｔが経過した後、記憶したデータに基づいて、制御装置３４から塗装用制御信号を出力する。

そして、この塗装用制御信号によって、図２に実線及び想像線で示すように、レシプロケータ１４が被塗面４１の三次元形状に合わせて塗装ガン１３を適正に移動させるとともに、塗装ガン１３が適正な塗料噴出を行う。制御装置３４は、搬送される被塗物４０に合わせて、現在塗装ガン１３に対向する位置に対応した三次元形状のデータに基づいて塗装用制御信号の出力を行う。これによって、塗装装置１０は、被塗物４０の被塗面４１に満遍なく塗料を塗着させることができる。

塗装を終了する際には、コンベア１２の動作を停止させ、被塗物４０の塗装ブース１１への搬送を停止する。このとき、制御装置３４は、第１継手３５Ｃに空気を供給する経路に設けられた第１開閉弁３５Ｄを開状態から閉状態にする。これによって、第１吐出部３５への空気の流入を停止する。これとともに、吐出口３５Ｂからの空気の吐出も停止する。つまり、第１吐出部３５は、塗装ガン１３から被塗物４０に向けて塗料を噴出する間、第１吐出動作を継続するのである。

塗装を終了した直後には、被塗物４０に塗着しなかった塗料が粒子状となり空気中を漂っている可能性がある。塗装を終了した後、空気中に粒子状の塗料が概ね漂わなくなった時点で、制御装置３４は、第２継手３６Ｃに空気を供給する経路に設けられた第２開閉弁３６Ｄを閉状態から開状態にする。これによって、流入部３６Ａを介して第２吐出部３６への空気の流入が開始する。これとともに、吐出口３６Ｂから空気の吐出が開始される。吐出口３６Ｂから吐出された空気は、投受光部２１Ａの対向面Ｃに向けて円錐状に拡がる（図４参照。）。こうして第２吐出部３６は、第２吐出動作を開始する。これによって、三次元形状特定手段２１における被塗物４０に対向する対向面Ｃに付着した埃や塗料等の異物を吹き飛ばして除去し、対向面Ｃに埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。そして、所定の時間が経過したところで、第２吐出部３６は第２吐出動作を終了する。つまり、第２吐出部３６は、塗装ガン１３から被塗物４０に向けて塗料の噴出をしていないときに、第２吐出動作を所定の時間実行するのである。

上記のように構成された実施例１によれば、以下の効果を奏する。

このセンサ３１は、被塗物４０の三次元形状を特定する三次元形状特定手段２１と、三次元形状特定手段２１における被塗物４０に対向する対向面Ｃへの異物の堆積を防止する異物堆積防止手段３２とを備えている。この構成によれば、異物堆積防止手段３２によって三次元形状特定手段２１の被塗物４０と対向する対向面Ｃへの埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段２１が被塗物４０までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。

異物堆積防止手段３２は、三次元形状特定手段２１を覆うように設けられ、対向面Ｃを露出するように第１開口部３３Ａが形成されたカバー３３と、第１開口部３３Ａを覆うように第１開口部３３Ａに沿って気体を吐出する第１吐出動作を実行する第１吐出部３５とを有している。この構成によれば、センサ３１は、第１開口部３３Ａを覆うように第１開口部３３Ａに沿って気体を吐出することによって、第１開口部３３Ａからカバー３３内への埃や塗料等の異物の浸入を防ぎ、これによって、三次元形状特定手段２１への異物の堆積を防止することができる。

異物堆積防止手段３２は、対向面Ｃに向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部３６を有している。この構成によれば、センサ３１は、三次元形状特定手段２１の対向面Ｃに付着した埃や塗料等の異物を第２吐出部３６からの気体の吐出によって除去することができる。

この塗装装置１０は、センサ３１と、被塗物４０を搬送するコンベア１２と、被塗物４０に対して相対移動しながら被塗物４０に塗料を噴出する塗装ガン１３と、制御装置３４とを備えている。三次元形状特定手段２１は、被塗物４０の被塗面４１までの間の距離を計測して被塗物４０の三次元形状を特定する。制御装置３４は、三次元形状特定手段２１によって計測された距離の情報に基づいて、被塗面４１に塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、塗装ガン１３の被塗物４０に対する移動を制御する。この構成によれば、異物堆積防止手段３２によって三次元形状特定手段２１の被塗物４０と対向する対向面Ｃへの埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段２１が被塗物４０までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止するとともに、制御装置３４によって塗装ガン１３の移動を良好に制御することができる。

この塗装装置１０は、センサ３１と、被塗物４０を搬送するコンベア１２と、被塗物４０に対して相対移動しながら被塗物４０に塗料を噴出する塗装ガン１３と、制御装置３４とを備えている。異物堆積防止手段３２は、三次元形状特定手段２１を覆うように設けられ、対向面Ｃを露出するように第１開口部３３Ａが形成されたカバー３３と、第１開口部３３Ａを覆うように第１開口部３３Ａに沿って気体を吐出する第１吐出動作を実行する第１吐出部３５とを有している。三次元形状特定手段２１は、被塗物４０の被塗面４１までの間の距離を計測して被塗物４０の三次元形状を特定する。制御装置３４は、三次元形状特定手段２１によって計測された距離の情報に基づいて、被塗面４１に塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、塗装ガン１３の被塗物４０に対する移動を制御する。第１吐出部３５は、塗装ガン１３から被塗物４０に向けて塗料を噴出する間、第１吐出動作を継続する。

この構成によれば、異物堆積防止手段３２によって三次元形状特定手段２１の被塗物４０と対向する対向面Ｃへの埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段２１が被塗物４０までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。また、塗装ガン１３から塗料を噴出する間、第１吐出動作を継続することによって、三次元形状特定手段２１に異物が堆積することを確実に防止することができる。

この塗装装置１０は、センサ３１と、被塗物４０を搬送するコンベア１２と、被塗物４０に対して相対移動しながら被塗物４０に塗料を噴出する塗装ガン１３と、制御装置３４とを備えている。異物堆積防止手段３２は、三次元形状特定手段２１を覆うように設けられ、対向面Ｃを露出するように第１開口部３３Ａが形成されたカバー３３と、対向面Ｃに向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部３６を有している。三次元形状特定手段２１は、被塗物４０の被塗面４１までの間の距離を計測して被塗物４０の三次元形状を特定する。制御装置３４は、三次元形状特定手段２１によって計測された距離の情報に基づいて、被塗面４１に塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、塗装ガン１３の被塗物４０に対する移動を制御する。第２吐出部３６は、塗装ガン１３から被塗物４０に向けて塗料の噴出をしていないときに、第２吐出動作を所定の時間実行する。

この構成によれば、異物堆積防止手段３２によって三次元形状特定手段２１の被塗物４０と対向する対向面Ｃへの埃や塗料等の異物の堆積を防止することができる。これによって、三次元形状特定手段２１が被塗物４０までの距離を良好に計測できなくなる事態を防止することができる。また、塗装ガン１３から塗料の噴出をしていないときに第２吐出動作を所定の時間実行することによって、三次元形状特定手段２１に堆積した異物を除去することができる。また、第２吐出動作の実行を所定の時間に限定したので、吐出する気体の量を節約することができる。

異物堆積防止手段３２は、対向面Ｃに向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部３６を有し、第２吐出部３６は、吐出する気体の流量が第１吐出部３５よりも大きい。この構成によれば、第１吐出部３５は、第２吐出部３６よりも吐出する気体の流量が小さいため、第２吐出部３６に比べて吐出する気体の量を節約することができる。第２吐出部３６は第１吐出部３５よりも吐出する気体の流量が大きいため、三次元形状特定手段２１に付着した埃や塗料等の異物を除去し易い。つまり、塗装装置１０は、互いに気体を吐出する流量、及び気体を噴出する状態が異なる第１吐出部３５と第２吐出部３６とを使い分けることによって、吐出する気体の量を抑制しつつ、センサ３１の状態を良好な状態に維持することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図９から図１１を参照して説明する。本実施例２の異物堆積防止手段１３２は、カバー１３３の形態、第３吐出部３７を有している点が、実施例１と異なる。実施例１と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

センサ１３１の異物堆積防止手段１３２は、カバー１３３、及び第３吐出部３７を有している。カバー１３３は、直方体状をなした箱である。カバー１３３の一つの面には、一方向に長い外形をなして貫通した開口部である長孔１３３Ａが形成されている。カバー１３３には、三次元形状特定手段２１が収納されている。三次元形状特定手段２１の回転中心軸２８は、長孔１３３Ａが形成された面に平行をなし、長孔１３３Ａが延びる方向に直角をなすように配置されている。投受光部２１Ａの外周面の一部は、対向面Ｃとして長孔１３３Ａに対向して配置されている。所定の範囲Ｒ内における検知光ＤＬは、カバー１３３によって遮られない（図１０、１１参照。）。長孔１３３Ａが形成されたカバー１３３の面は、被塗物４０に対向するように配置される（図１０、１１参照。）。

第３吐出部３７は、例えば、円筒状をなしており、カバー１３３における長孔１３３Ａが形成されていない面に連結されている。第３吐出部３７は、カバー１３３の内部と外部とを連通している。第３吐出部３７には、円筒状をなした第３継手３７Ｃが連結されている。カバー１３３によって覆われた領域内には、第３継手３７Ｃ及び第３吐出部３７を介して空気が流入する。カバー１３３によって覆われた領域内に流入した空気は、長孔１３３Ａを介して外部へ流出する。第３継手３７Ｃに空気を供給する経路には、第３開閉弁３７Ｄが設けられている。制御装置３４は、第３開閉弁３７Ｄの開閉の制御を実行し得る構成とされている。

塗装を行う際、制御装置３４は、第３開閉弁３７Ｄを開状態にする。これによって、第３吐出部３７は、カバー１３３によって覆われた領域内への空気の吐出を開始する。これとともに、長孔１３３Ａからカバー１３３外に空気が流出する。これによって、カバー１３３の内部に長孔１３３Ａから埃や塗料等が入り込むことを防止することができる。塗装を終了した後、制御装置３４は、第３開閉弁３７Ｄを開状態から閉状態にする。これによって、第３吐出部３７を介してカバー１３３内への空気の流入を停止する。これとともに、長孔１３３Ａからカバー１３３外への空気の流出も停止する。

上記のように構成された実施例２によれば、以下の効果を奏する。

異物堆積防止手段１３２は、カバー１３３によって覆われた領域内に気体を吐出して、長孔１３３Ａからカバー１３３外に気体を流出させる第３吐出部３７を有している。この構成によれば、長孔１３３Ａからカバー１３３外へ気体を流出させることによって、長孔１３３Ａからカバー１３３内へ埃や塗料等の異物が浸入することを防ぎ、三次元形状特定手段２１の対向面Ｃへの異物の堆積を防止することができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、３つの三次元形状特定手段を用いているが、三次元形状特定手段の数はこれに限定されない。
（２）上記実施例では、コンベアに吊り下げられる被塗物の外形が同じであるが、異なる外形の被塗物を並べてコンベアに吊り下げてもよい。
（３）上記実施例では、第１吐出部と第２吐出部とを設けているが、第１吐出部の吐出口の正面に、第１吐出部から吐出する空気の向きを変更する変更部材を設け、塗装する際には、カバーの開口部に沿うように吐出される空気の向きを変更し、塗装を終了した後には、投受光部の対向面に吐出される空気の向きを変更する構成としてもよい。
（４）上記実施例では、第１吐出部、第２吐出部、及び第３吐出部にエアコンプレッサ等のエア供給源から空気が供給されているが、エアコンプレッサに代えて軸流ファン等を用いてもよい。
（５）上記実施例では、被塗物の外面のうち三次元形状特定手段と対向する表面側の形状のみを計測したが、被塗物の表面側の形状に加え、裏面側の形状も併せて計測してもよい。この場合、三次元形状特定手段の設置位置と設置数は適宜に設定すればよい。
（６）上記実施例では、三次元形状特定手段は、回転中心軸周りに検知光を回転させる方式であるが、三次元形状特定手段として、一方向に検知光を照射する方式のものを所定の間隔（例えば１ｃｍ）を設けて上下方向に多数並べてもよい。
（７）上記実施例では、測定媒体として赤外線レーザ光を利用しているが、超音波等を用いてもよい。
（８）第１吐出部、第２吐出部、及び第３吐出部を併用してもよい。

１０…塗装装置
１２…コンベア
１３…塗装ガン
２０…三次元形状認識部
２１…三次元形状特定手段
３１，１３１…センサ
３２，１３２…異物堆積防止手段
３３，１３３…カバー
３３Ａ…第１開口部（開口部）
３４…制御装置
３５…第１吐出部
３６…第２吐出部
３７…第３吐出部
４０…被塗物（被測定物）
４１…被塗面
１３３Ａ…長孔（開口部）
Ｃ…対向面

Claims (8)

1. 被測定物の三次元形状を特定する三次元形状特定手段と、
   前記三次元形状特定手段における前記被測定物に対向する対向面への異物の堆積を防止する異物堆積防止手段と、
   を備えており、
   前記異物堆積防止手段は、
   前記三次元形状特定手段を覆うように設けられ、前記対向面が露出するように開口部が形成されたカバーと、
   前記カバーよりも外側において前記開口部を覆うように前記開口部に沿って気体を吐出する第１吐出動作を実行する第１吐出部と、
   を有し、
   前記第１吐出部の気体の吐出方向は、前記開口部の開口縁と平行な一方向であるセンサ。
2. 被測定物の三次元形状を特定する三次元形状特定手段と、
   前記三次元形状特定手段における前記被測定物に対向する対向面への異物の堆積を防止する異物堆積防止手段と、
   を備えており、
   前記異物堆積防止手段は、
   前記三次元形状特定手段を覆うように設けられ、前記対向面が露出するように開口部が形成されたカバーと、
   前記カバーよりも外側から前記対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部と、を有しているセンサ。
3. 前記異物堆積防止手段は、前記対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部を有している請求項１に記載のセンサ。
4. 前記異物堆積防止手段は、前記カバーによって覆われた領域内に気体を吐出して、前記開口部から前記カバー外に気体を流出させる第３吐出部を有している請求項１又は請求項３に記載のセンサ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のセンサと、
   前記被測定物を搬送するコンベアと、
   前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
   制御装置と、
   を備え、
   前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
   前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御する塗装装置。
6. 請求項１に記載のセンサと、
   前記被測定物を搬送するコンベアと、
   前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
   制御装置と、
   を備え、
   前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
   前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御し、
   前記第１吐出部は、前記塗装ガンから前記被測定物に向けて前記塗料を噴出する間、前記第１吐出動作を継続する塗装装置。
7. 前記異物堆積防止手段は、前記対向面に向けて気体を吐出する第２吐出動作を実行する第２吐出部を有し、
   前記第２吐出部は、吐出する気体の流量が前記第１吐出部よりも大きい請求項６に記載の塗装装置。
8. 請求項２に記載のセンサと、
   前記被測定物を搬送するコンベアと、
   前記被測定物に対して相対移動しながら前記被測定物に塗料を噴出する塗装ガンと、
   制御装置と、
   を備え、
   前記三次元形状特定手段は、前記被測定物の被塗面までの間の距離を計測して前記被測定物の三次元形状を特定し、
   前記制御装置は、前記三次元形状特定手段によって計測された前記距離の情報に基づいて、前記被塗面に前記塗料を塗着させる際の塗装条件を設定又は変更し、前記塗装ガンの前記被測定物に対する移動を制御し、
   前記第２吐出部は、前記塗装ガンから前記被測定物に向けて前記塗料の噴出をしていないときに、前記第２吐出動作を所定の時間実行する塗装装置。

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