JPH04111788A - 塗装用ロボット - 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】 産業上の利用分野 本発明は塗装用ロボットに係り、特に被塗面が曲面形状
とされたワークへの塗装作業を効率良く行う塗装用ロボ
ットに関する。

従来の技術 例えば自動車の車体を塗装する塗装工程においては、車
体の上部を塗装する工程と車体の側面を塗装する工程と
に分けて行っている。このように、車体の側面を塗装す
る塗装用ロボットの場合、車体の側面が曲面であるため
、スプレガンの向きを被塗面形状に応じて変更させて被
塗面の垂直方向から塗料が吹き付けられるようにする必
要がある。

そのため、従来の塗装用ロボットとしては例えば■実公
平２−１７６５５号公報に見られるように円弧状のガイ
ドレールに沿ってスプレガンの向きを変えながらスプレ
ガンを昇降させて車体の側面を塗装する筒袋用ロボット
がある。又、別の塗装用ロボットとしては、■特開平２
−６８１６９号公報に見られるようなロボットもある。

この塗装用ロボットでは車体の側面に対向する垂直フレ
ームに被数個のスプレガンを設け、車体が搬送されると
複数のスプレガンより同時に塗料を車体側面に吹き付け
るようになっている。

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記従来の塗装用ロボット■の場合スプレガ
ンか円弧状のガイドレールに沿って移動するため、例え
ば車体の曲面形状か変更されてしまうと最適な円弧形状
とするためにガイドレールの形状も車体の側面形状に合
わせて変更しなければならず、さらには側面形状の異な
る車体を一つの塗装ラインて塗装することができない。

又、上記従来の■の場合には複数個のスプレガンを有す
るため、色切替時の塗料の無駄か多くパージ用のシンナ
ーも多量に使用することになるばかりかスプレガンに塗
料を供給する塗料供給装置かより多く必要となる。しか
も、各スプレガンからの塗料チューブ、エアチューブ等
のチューブ数か多くなるため、これらのチューブが邪魔
にならないように配設することかむしかしい等といった
課題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決した塗装用ロボットを
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、ワークが搬送されるワーク搬送方向に延在す
るよう設置されたベースと、 該ベースに起立して設けられ前記ベースに沿ってワーク
搬送方向に摺動する垂直アームと、該垂直アームと交差
するように水平方向に延在し、前記垂直アームに沿って
昇降するよう設けられた水平アームと、 該水平アームに設けられ前記ワークに近接又は離間する
方向に摺動する手首駆動ユニットと、該手首駆動ユニッ
トにより駆動される手首部に支持され、昇降方向に回動
するスプレガンと、よりなる。

作用 水平アームを昇降動作させるとともに手首駆動ユニット
をワークに近接又は離間する方向に移動させ、同時に手
首部を昇降方向に回動させることによりスプレガンの向
きを自在に変更できるので、スプレガンか一定の距離を
保ちっつ被塗面の曲面形状をトレースするように移動さ
せることが可能となり、ワークの被塗面を効率良く塗装
しながら塗装品質の向上も図れる。

実施例 第１図乃至第３に本発明になる塗装用ロボットの一実施
例を示す。

各図中、塗装用ロボット１は被塗物としての車体２が搬
送される搬送装ｆ１３の近傍に設置されている。この塗
装用ロボット１は後述するように車体２の側面のような
曲面を塗装するのに適したロボットである。

塗装用ロボット１は、大略車体２の搬送方向（Ｘ方向）
に延在するように床面４に設置されたベース５と、ベー
ス５上をＸ方向に移動する垂直アーム６と、垂直アーム
６に支持されＸ方向に昇降する水平アーム７と、よりな
る。水平アーム７は垂直アーム６の側面６ａに設けられ
たガイド溝６ｂ、６ｃにガイドされて第１図、第２図中
実線で示す上昇位置へと降下位置Ｂとの間を昇降する。

又、水平アーム７はＸ方向の移動距離が車体２の側面形
状に応じて比較的短く、水平アーム７の側面には手首駆
動ユニット８が水平方向（Ｘ方向）に摺動自在に設けら
れている。手首駆動ユニット８の先端にはスプレガン９
か設けられており、塗装時スプレガン９は手首駆動ユニ
ット８とともに車体２の側面と略一定の距離を保つよう
にＸ方向へ移動する。同時に手首駆動ユニット８は第１
図に示すように手首部１ｏを介してスプレガン９が被塗
面（車体２の側面）の曲面に対し垂直方向から塗料を吹
き付けるようにスプレガン９をＣ方向（昇降方向）に回
動させる。尚、スプレガン９は塗着効率の良いエア霧化
静電スプレであり、塗料チューブ等の他高電圧供給用の
ケーブルが内蔵されたチューブも接続されている。

１１は垂直アーム６をＸ方向に駆動する垂直アーム駆動
部で、ベース５の内部に収納されている。この垂直アー
ム駆動部Ｉ！は第２図中破線で示すようにＡＣサーボモ
ータ１２を有し、モータ１２の出力軸はカップリング】
３を介してポールねじ１４のおねじ１４ａに結合されて
いる。おねじ１４ａはベース５の延在方向（Ｘ方向）に
装架され、その両端部がベース５内の軸受１５ａ。

１５ｂにより軸承されている。おねじ１４ａに螺合する
ナツト１４ｂは垂直アーム６の底部に連結されており、
垂直アーム６はベース５上に設けられたリニアベアリン
グ１６によりＸ方向へ滑動できるように支持されている
。

従って、垂直アーム６はモータ１２により回転駆動され
るボールねじ１４のおねじ１４ａによりナツト１４ｂが
駆動されるとともにＸ方向へ移動する。１７は第１のケ
ーブルキャリアで、一端がベース５に接続され、他端が
垂直アーム６の側面６ａに接続されている。即ち、塗料
供給源からの塗料チューブ、空気源からのエアチューブ
及びモータへのケーブル（いずれも図示せず）等は一旦
ベース５内に引き込まれた後、上記ケーブルキャリア１
７にガイドされて垂直アーム６内に導かれている。

１８は水平アーム７をＺ方向に昇降させる水平アーム駆
動部で、垂直アーム６の内部に収納されている。この水
平アーム駆動部１８は、第２図中１点鎖線で示すように
垂直アーム６の下部に設けられたＡＣサーボモータ１９
を有し、モータ１９の出力軸はカップリング２０を介し
てボールねじ２１のおねじ２１ａに結合されている。こ
のおねじ２１ａは垂直アーム６の延在方向（Ｚ方向）に
装架され、その両端部か垂直アーム６内の軸受６９ａ、
６９ｂにより軸承されている。又、おねじ２１ａに螺合
するナツト２１ｂは水平アーム７を支持するブラケット
２３に連結されている。

２２はリニアベアリングで、上下方向（Ｚ方向）に延在
するように垂直アーム６内に設けられている。ブラケッ
ト２３は、リニアベアリング２２に摺動自在に支持され
且つボールねじ２１のナツト２１ｂが係止された係止部
２３ａと、垂直アーム６の側面６ａに設けられ上下方向
に延在するガイド溝６ｂ、６ｃを貫通し水平アーム７に
連結された連接部２３ｂとを有する。

従って、水平アーム７はモータ１９の駆動力により駆動
されるボールねじ２１を介してブラケット２３とともに
昇降する。２４は第２のケーブルキャリアで、一端が垂
直アーム６に接続され、他端が水平アーム７の下面に接
続されている。即ち、ベース５から垂直アーム６内に引
き込まれたチューブ及びケーブル等（図示せず）はケー
ブルキャリア２４にガイドされて水平アーム７内に導か
れている。

水平アーム７の側面７ａに設けられた手首駆動ユニット
８は、水平アーム７内に設けられたユニット駆動部２５
によりＸ方向に摺動する。このユニット駆動部２５は前
述したベース５内の垂直アーム駆動部１１と同様な構成
となっており、水平アーム７の上部に設けられたＡＣサ
ーボモータ２６を有する。モータ２６の回転駆動力は減
速ギヤ群又はベルト機構等の減速機２８を介して水平ア
ーム７内に横架されたボールねじ２７のおねじ２７ａに
伝達される。おねじ２７ａは両端を水平アーム７内の軸
受２９ａ、２９ｂにより軸承され、おねじ２７ａの回転
によりおねじ２７ａに螺合するナツト２７ｂはＸ方向に
摺動する。

手首駆動ユニット８は水平アーム７の側面７ａに設けら
れたリニアベアリング３０により滑動自在に支持され、
且つ上記ボールねじ２７のナツト２７ｂに連結されてい
る。そのため、手首駆動ユニット８はボールねじ２７を
介してＸ方向に移動する。

第４図乃至第６図に示す如く、手首駆動ユニット８は、
スプレガン９をＣ軸、Ｄ軸を中心にＣ方向、Ｄ方向に回
動させる手首部１０と、手首部１０の２軸を駆動する駆
動部３１と、駆動部３１からの回転駆動力を手首部１０
に伝達する伝達機構３２とよりなる。

３３は伝達機構１２を収容する箱状のケースで、前記水
平アーム７にＸ方向へ摺動自在に取り付けられている。

ケース３３の側面３３ａの先端側には手首部１０かＣ方
向に揺動自在に支承されている。

手首部１０はケース３３内の軸受３４，３５により軸承
されてＸ方向に延在する第１の中空軸３６と、第１の中
空軸３６の端部に一体的に固着されＸ方向と直交するＸ
方向に延在する第２の中空軸３７と、一端が第２の中空
軸３７内の軸受３Ｂ、３９により軸承され他端にスプレ
ガン９か取り付けられた第３の中空軸４０とよりなる。

第１の中空軸３６はスプレガン９をＣ方向に回動させる
ときのＣ軸であり、第３の中空軸４０はスプレガン９を
Ｄ方向に回動させるときのＤ軸である。

第２の中空軸４０は軸方向に貫通する通路４０ａを有し
ており、通路４０ａの一端はスプレガン９の取付部側に
面するよう開口し、通路４０ａの他端は第２の中空軸３
７の内部空間３７ａに開口している。又、第２の中空軸
３７はＣ軸と同軸となるよう穿設された開口３７ｂを有
する。

４１はスプレガン９に接続されたチューブで、塗料チュ
ーブ４１　ａ、エアチューブ４１ｂ、電圧供給チューブ
（内部にケーブルを有する）４１０等か結束されている
。これらのチューブ４１ａ〜４１ｃは手首部】０の内部
を通って水平アーム７側へ延在している。即ち、複数の
チューブ４１ａ〜４１ｃは第３の中空軸４０の通路４０
ａを挿通されて第２の中空軸３７の空間３７ａに至り開
口３７ｂより外部に引き出されている。

そのため、塗装作業時にスプレガン９がＣ方向ニ回動す
る際、スプレガン９のＣ軸の回動中心にある開口３７ｂ
より引き出されたチューブ４１か大きく揺さぶられてバ
タツクことかなく、チューブ４１が邪魔にならないよう
に配設されている。

尚、上記通路４０ａ及び空間３７ａにおいては、各チュ
ーブ４１ａ〜４１ｃか結束されず若干弛ませた状態で挿
入されている。これはスプレガン９がＤ方向に回動する
ときの各チューブ４１ａ〜４１ｃのねじれを緩和して回
動負荷を抑えるためである。

従って、手首部１０より外部に引き出されたチューブ４
１は従来の如く大きく弛ませる必要かなく、略直線的に
配設することができる。よって、スプレガン９に接続さ
れた複数のチューブ４１ａ〜４１ｃの取り回しか容易と
なり、組付作業を短時間で行える。

第４図に示す如く、駆動部３１はＣ軸駆動用のモータ４
２とＤ軸駆動用のモータ４３とを内圧防爆ケース４４内
に収納してなる。一対のモータは出力軸４２ａ、４３ａ
かＸ方向に延在するよう平行に配設され、ケース３３の
取付ベース３３ａに取付けられている。又、取付ベース
３３ａとケース４４の周縁部との間にはパツキン４５か
介在し、ケース内は密閉構造となっている。又、ケース
４４の上面には継手４６が設けられており、継手４６に
はケース４４内に保護気体（例えばＮ２ガス）を圧送す
るとともに内部にモータ４２，４３へ接続されるケーブ
ル（図示せず）が挿通されたチューブ４７が接続される
。

モータ４２，４３の出力軸４２ａ、４２ｂには延長軸４
８．４９が連結され、延長軸４８．４９の端部は減速機
５０．５１に結合している。又、減速機５０．５１の外
周側は軸受５２　ａ　＋　　５２　ｂ　。

５３ａ、５３ｂにより軸承された駆動側プーリ５４．５
５と結合されている。

一方、手首部１０側では第１の中空軸３６の外周に従動
側プーリ５６か設けられ、第１の中空軸３６の内部通路
３６ａを貫通する軸５７の一端には従動側プーリ５８が
設けられている。又、軸５７は他端にベベルギヤ６０か
固着され、軸受５９ａ〜５９ｃにより軸承されている。

尚、ベベルギヤ６０は第３の中空軸４０の端部に一体的
に取付けられたベベルギヤ６１と噛合している。

上記駆動側プーリ５４，５５と従動側プーリ５６．５８
はＸ方向上同じ位置になり、プーリ５４と５６との間に
はベルト６２か張設され、プーリ５５と５８との間には
ベルト６３が張設されている。第６図に示す６４はベル
ト６２．６３に当接するローラ６５を支持ベース６６と
ともにＺ方向に変位させてベルト６２．６３のテンショ
ンを調整するようになっている。

又、駆動部３１のケース４４の壁面にはスプレガン９か
らのチューブ４１を保持する保持具６７が固着されてい
る。従って、手首部１０の開口３７ｂより引き出された
チューブ４１は若干たるませた状態で保持具６７に保持
され、手首駆動ユニット８がＹ方向に移動するときチュ
ーブ４１が大きく弛むことか防止される。６８はゴム製
のカバーで、手首部ｌＯの開口３７ｂ＋：表金するよう
に設けられ、チューブ４１と開口３７ｂとの間を閉塞し
ている。尚、カバー６８は蛇腹状に形成されているのて
、チューブ４１のカーブに応じてとの方向にも撓むこと
ができる。

ここで、上記構成になる塗装用ロボット１の塗装動作に
つき第７図乃至第９図を併せ参照して説明する。

被塗装物としての車体２が搬送装置３により塗装用ロボ
ット１の前に到着すると、水平アーム７か垂直アーム６
に沿ってＺ方向に昇降する。又水平アーム７に支持され
た手首駆動ユニット８は車体２の側面の形状に応じてス
プレガン９の先端と車体２の側面との距離が略一定に保
たれるようにＹ方向に移動する。スプレガン９は塗料を
車体２の側面に吹き付けなからＺ方向及びＹ方向に移動
する。

第７図に示す如く、スプレガン９はＺ方向への移動とと
もに上記手首部ＩＯを介してＣ方向に揺動し、塗料吹き
付は方向か被塗面の垂直方向となるように被塗面に対す
る向きか調整される。即ち、モータ２２の出力軸２２ａ
の回転駆動力は延長軸２８を介して減速機３０に伝達さ
れ、減速機３０により減速された回転はプーリ３４．ベ
ルト４２゜プーリ３６を介して第１の中空軸１６に伝達
される。これにより、手首部１０かスプレガン９ととも
（二Ｃ方向に回動する。

尚、スプレガン９の向き（回動角度α）は、水平アーム
７が上昇位置Ａにあるとき反時計方向に最も大きく回動
じて下向きとなる。スプレガン９は水平アーム７の降下
動作とともに徐々に時計方向に回動しながら車体２の側
面上部を塗装する。

そして、水平アーム７が車体２の略中央に降下したとき
、スプレガン９は水平方向の向きとなる。

さらに水平アーム７か降下するにつれて、スプレガン９
は水平方向より除々に時計方向に回動して上向きとなる
。スプレガン９このように回動角度α（α１〜α７）を
変更されて車体２に対する向きを変えながら車体２の側
面を塗装する。尚、水平アーム７が降下位置Ｂから上昇
位置Ａへ上昇する過程では上記降下時と逆の動作か行な
われ、スプレガン９の塗料吹き付は方向か調整される。

又、第７図に示すスプレガン９のＣ方向の回動角度は車
体２の被塗面形状に応じて予めロボット制御盤（図示せ
ず）にプログラムされており、塗装用ロボット１は形状
の異なる車体２の動作プログラムを予め入力しておくこ
とにより、複数種の車種に対応することができる。尚、
上記実施例では車体２の側面形状に近似した円弧りを仮
想形状としてスプレガン９のＺ、Ｙ方向の移動軌跡か決
められている。そのため、スプレガン９の移動軌跡も円
弧とされている。しかし、ロボット制御盤のプログラム
を変更することにより、スプレガン９か車体２の側面形
状に対応化で忠実に車体２の側面形状をトレースするよ
うに動作させることもできる。

又、スプレガン９は前記の如く水平アーム７内に設けた
ユニット駆動部２５によりＹ方向に駆動される手首駆動
ユニット８とともに被塗面に対し略一定の距離１１を保
つように水平方向に移動する。さらに、第８図に示す如
く、車体２を上方からみると車体２の前後に位置するボ
ンネット２ａ及びトランク２ｂ側の車幅１．、Ｉｌが車
体中央部の車幅ｊ７４よりも小さく　（Ｉ！４Ｍｓ　〉
！！２）なっている。そのため、車体２のボンネット２
ａ側あるいはトランク２ｂ側を塗装する場合、スプレガ
ン９は車体２側のＥ点位置まで移動する。又、スプレガ
ン９は車体２がＸ１方向に搬送されるにつれて徐々に車
体２の離間方向に移動して被塗面との離間距離ｌ、を保
つようにＥ点からＦ点へと移動し、車体２の中央部分が
通過すると再びＦ点からＥ点へ戻るように車体２側へ移
動する。

従って、車体２の側面形状が上方からみて曲線状であっ
てもスプレガン９はユニット駆動部２５により被塗面と
の距離ｌ、を保ちながら側面形状をトレースする。又、
側面形状の異なる車種の動作プログラムを予めロボット
制御盤（図示せず）に入力しておくことにより、異なる
車種に対応することができる。

又、第９図に示す如く、車体２は前後のボンネット２ａ
及びトランク２ｂ側か中央部分より低くなっている。そ
のため、スプレガン９のＺ方向の振幅は車体中央部でＩ
！ｏであるがボンネット２ａ側、トランク２ｂ側でＩ！
ｂ、ｌａと小さくなる（ｆｏ　＞ｉｓ　＞ｆｓ　）ｏ従
って、スプレガン９のＺ方向移動軌跡は車体２か搬送装
置３により一定速度で搬送されているため、相対的に第
９図に示すようなジグザグ状となる。

このように、筒袋用ロボット１てはスプレガン９が被塗
面に対してＺ方向（Ａ、８間）へ１０移動し、且つＹ方
向（Ｅ、Ｆ間）へ７．移動できるとともに、手首部１０
の動作によりＣ方向に回動てきるため、被塗面の形状に
拘らず被塗面とスプレガン９との距離１１を略一定に保
つことかでき、且つスプレガン９の向きを被塗面に対し
垂直方向から塗料を吹き付けることができる。そのため
、スプレガン９から噴霧された塗料は被塗面に均一に塗
装され、塗装品質がより一層向上するだけでな（、車体
２の側面形状に対応して能率良く塗装することかできる
。

又、被塗面に対するスプレパターンの向きを変更すると
きは、モータ４３からの出力軸４３ａの回転か延長軸４
９を介して減速機５１に伝達され、減速機５１からの回
転はプーリ５５．ベルト６３゜プーリ５８を介して軸５
７に伝達される。軸５７の端部に設けられたベベルギヤ
６０か第３の中空軸４０と一体なベベルギヤ６１に噛合
しているので、スプレガン９はモータ４３からの回転駆
動力により第３の中空軸４０とともにＤ方向に回動され
、スプレパターンの向きを変更する。

又、上記塗装動作時、重装用ロボット１は車体２との相
対速度の変動等による塗装ムラを無くすため、搬送装置
３よりもゆっくりとした速度て垂直アーム６をＸ方向へ
移動させる。

尚、上記実施例では自動車の車体を塗装する筒袋工程を
例に挙げて説明したか、これ以外のワークを能率良く塗
装できるのは勿論である。

発明の効果 上述の如く、本発明になる塗装用ロボットは、水平アー
ムを昇降動作させるとともに手首駆動ユニットをワーク
に近接又は離間する方向に移動させ、同時に手首部の動
作によりスプレガンの位置及び向きを自在に変更するこ
とができ、１個のスプレガンで能率良く塗装できるので
従来のように複数のスプレガンを設ける必要か無く、多
数のチューブを不要にできる。しかも、被塗面形状に容
易に対応することができるので形状の異なる複数種のワ
ークが搬送される塗装ラインで使用てき、又被塗面の形
状変化に応じてスプレガンか被塗面の垂直方向から塗料
を吹き付けられるようにスプレガンの向きを変更できる
ので被塗面へ均一な塗装を施すことができ、且つ塗装品
質の向上をより一層図ることができる等の特長を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる塗装用ロボットの一実施例の正面
図、第２図、第３図は塗装用ロボットの側面図、平面図
、第４図乃至第６図は手首駆動ユニットの横断面図、正
面図、背面図、第７図は塗装ラインを正面からみたとき
のスプレガンの移動軌跡を示す正面図、第８図は車体を
上方からみたときのスプレガンの移動軌跡を示す平面図
、第９図は車体の側面に対し上下方向に移動するスプレ
ガンの移動軌跡を示す正面図である。 １・・・塗装用ロボット、２・・・車体、３・・・搬送
装置、５・・・ベース、６・・・垂直アーム、７・・・
水平アーム、８・・・スライドアーム、９・・・スプレ
ガン、１０・・・手首部、１１・・・垂直アーム駆動部
、１８・・・水平アーム駆動部、２５・・・ユニット駆
動部、３１・・・駆動部、３２・・・伝達機構、３３・
・・ケース、３６・・・第１の中空軸、３７・・・第２
の中空軸、４０・・・第３の中空軸、４１・・・チュー
ブ、４２．４３・・・モータ、４４・・・内圧防爆ケー
ス。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会社 第３図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークが搬送されるワーク搬送方向に延在するよう設置
   されたベースと、 該ベースに起立して設けられ前記ベースに沿ってワーク
   搬送方向に摺動する垂直アームと、該垂直アームと交差
   するように水平方向に延在し、前記垂直アームに沿って
   昇降するよう設けられた水平アームと、 該水平アームに設けられ前記ワークに近接又は離間する
   方向に摺動する手首駆動ユニットと、該手首駆動ユニッ
   トにより駆動される手首部に支持され、昇降方向に回動
   するスプレガンと、よりなることを特徴とする塗装用ロ
   ボット。