JPH07112148A - 塗装における塗装タレの評価方法及び塗装制御装置 - Google Patents
塗装における塗装タレの評価方法及び塗装制御装置Info
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- JPH07112148A JPH07112148A JP6091344A JP9134494A JPH07112148A JP H07112148 A JPH07112148 A JP H07112148A JP 6091344 A JP6091344 A JP 6091344A JP 9134494 A JP9134494 A JP 9134494A JP H07112148 A JPH07112148 A JP H07112148A
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- B05B13/0452—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles the conveyed articles being vehicle bodies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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- Coating Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 傾斜面における塗料のタレの発生を防止す
る。 【構成】 塗料の縦面タレ限界膜厚μMAX1をセットす
る。特定の面Suf1 の塗料膜厚μSuf1を検出する。重力
ベクトルと面Suf1の法線ベクトルのなす角度θgp1 に
より求めた特定の面の傾きと、検出された塗料膜厚とか
ら、垂直面での塗装タレ限界を基準にして、角度θgp1
傾いたときの塗料がタレ出す限界の膜厚を求め、塗料の
タレが生ずるか否かを評価する。同様にして、面Suf2
についても評価し、点(m,n),(m+1,n),(m,n+
1),(m+1,n+1)で囲まれる1パッチについて塗料
のタレを評価し、続いて他のパッチの評価も行い、全て
の被塗装面について塗料のタレの評価を行う。
る。 【構成】 塗料の縦面タレ限界膜厚μMAX1をセットす
る。特定の面Suf1 の塗料膜厚μSuf1を検出する。重力
ベクトルと面Suf1の法線ベクトルのなす角度θgp1 に
より求めた特定の面の傾きと、検出された塗料膜厚とか
ら、垂直面での塗装タレ限界を基準にして、角度θgp1
傾いたときの塗料がタレ出す限界の膜厚を求め、塗料の
タレが生ずるか否かを評価する。同様にして、面Suf2
についても評価し、点(m,n),(m+1,n),(m,n+
1),(m+1,n+1)で囲まれる1パッチについて塗料
のタレを評価し、続いて他のパッチの評価も行い、全て
の被塗装面について塗料のタレの評価を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装における塗装タレ
の評価方法及び該評価方法を用いた塗装制御装置に関す
るものである。
の評価方法及び該評価方法を用いた塗装制御装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】自動車産業界においては、近年の産業ロ
ボット導入量の増加と商品車種の多種多様化とに伴い、
ロボットの作業設計の困難化、あるいはティーチング工
数の増大等の種々の問題が顕在化している。現在、これ
らの問題を解決する手段として、ロボットのティーチン
グをコンピュータシミュレーションで行うロボットCA
Dシミュレーションシステムが有力視されている。ま
た、そのようなロボットの中でも例えば塗装ロボットで
は、ワークに対する塗装ガンの軌道制御だけではなく、
塗料吐出量等の塗装条件(変数)の制御も重要であり、コ
ンピュータシミュレーションによるロボットティーチン
グ装置において、これら塗装条件のティーチングを的確
に行えることが必要とされる。
ボット導入量の増加と商品車種の多種多様化とに伴い、
ロボットの作業設計の困難化、あるいはティーチング工
数の増大等の種々の問題が顕在化している。現在、これ
らの問題を解決する手段として、ロボットのティーチン
グをコンピュータシミュレーションで行うロボットCA
Dシミュレーションシステムが有力視されている。ま
た、そのようなロボットの中でも例えば塗装ロボットで
は、ワークに対する塗装ガンの軌道制御だけではなく、
塗料吐出量等の塗装条件(変数)の制御も重要であり、コ
ンピュータシミュレーションによるロボットティーチン
グ装置において、これら塗装条件のティーチングを的確
に行えることが必要とされる。
【0003】ところで、上述したようなロボットの導入
にあたっては、当該ロボットの作業設計が必要となる。
この 『ロボットの作業設計』とは、工程設計に基づい
てロボットの行うべき作業を設定した後、レイアウト、
ツール、作業手順、周辺設備等の使用を、ロボットの動
作姿勢や作業能率(サイクルタイム等)を事前評価しなが
ら決定していく作業である。
にあたっては、当該ロボットの作業設計が必要となる。
この 『ロボットの作業設計』とは、工程設計に基づい
てロボットの行うべき作業を設定した後、レイアウト、
ツール、作業手順、周辺設備等の使用を、ロボットの動
作姿勢や作業能率(サイクルタイム等)を事前評価しなが
ら決定していく作業である。
【0004】この作業設計の時点での検討は、ロボット
とワークとを実際に用いることができないため、設計者
は、複雑なロボットの動きを頭の中で三次元的に想像し
ながら検討を行うことを強いられる。このため、作業設
計における不備の多くが、この不確かな想像に起因して
生じることになる。
とワークとを実際に用いることができないため、設計者
は、複雑なロボットの動きを頭の中で三次元的に想像し
ながら検討を行うことを強いられる。このため、作業設
計における不備の多くが、この不確かな想像に起因して
生じることになる。
【0005】これを解決する手法として、近年、コンピ
ュータによるロボットCADシミュレーションが導入さ
れつつある。 『ロボットCADシミュレーション』と
は、これまでの実機ロボットを用いてティーチングプレ
ーバック方式 (直接形教示方式)でティーチングしてい
たものをコンピュータを用いて行うものであり、CAD
のディスプレイ画面上にロボット、ワーク、治具、周辺
設備等を映し出してシミュレーションしながらティーチ
ングを行って、そのティーチングデータを実機ロボット
にダウンロードしてロボットを作動させており、それに
より不確かな想像をなくし、適用検討における不備を解
消するようになっている。
ュータによるロボットCADシミュレーションが導入さ
れつつある。 『ロボットCADシミュレーション』と
は、これまでの実機ロボットを用いてティーチングプレ
ーバック方式 (直接形教示方式)でティーチングしてい
たものをコンピュータを用いて行うものであり、CAD
のディスプレイ画面上にロボット、ワーク、治具、周辺
設備等を映し出してシミュレーションしながらティーチ
ングを行って、そのティーチングデータを実機ロボット
にダウンロードしてロボットを作動させており、それに
より不確かな想像をなくし、適用検討における不備を解
消するようになっている。
【0006】このロボットCADシミュレーションにつ
いて自動車用産業ロボットを例にしてさらに詳しく説明
する。
いて自動車用産業ロボットを例にしてさらに詳しく説明
する。
【0007】まず、コンピュータによりボデー、バンパ
ー、塗装ガン、治具等のワークデータを作成し、このワ
ークデータに基づいて、コンピュータディスプレイ上に
ロボット等を映し出してシミュレーションしながら、テ
ィーチングデータを作成する。この作成したティーチン
グデータをコンピュータの自動シミュレーションモード
で干渉チェック、サイクルタイム等の良否を確認し、確
認結果が良であれば、そのティーチングデータをロボッ
ト言語に変換・生成して、実機ロボットにダウンロード
する。実機ロボットではこのティーチング結果を確認し
つつ実行する。
ー、塗装ガン、治具等のワークデータを作成し、このワ
ークデータに基づいて、コンピュータディスプレイ上に
ロボット等を映し出してシミュレーションしながら、テ
ィーチングデータを作成する。この作成したティーチン
グデータをコンピュータの自動シミュレーションモード
で干渉チェック、サイクルタイム等の良否を確認し、確
認結果が良であれば、そのティーチングデータをロボッ
ト言語に変換・生成して、実機ロボットにダウンロード
する。実機ロボットではこのティーチング結果を確認し
つつ実行する。
【0008】上記ロボットCADシミュレーションは、
例えば溶接ロボットのように、ロボット軌道制御、即ち
位置決め精度、軌跡のならい精度、速度等の制御を正確
に行えば十分なロボットシステムでは、かなりの確立を
見せており、ほぼ十分な効果を得ることができている。
例えば溶接ロボットのように、ロボット軌道制御、即ち
位置決め精度、軌跡のならい精度、速度等の制御を正確
に行えば十分なロボットシステムでは、かなりの確立を
見せており、ほぼ十分な効果を得ることができている。
【0009】一方、例えば特開平2−280865号公
報に記載された塗装ロボットでは、塗装ガンの軌道制御
だけでなく、塗装後の塗料膜厚さを決定する塗装変数の
制御も重要な要素となっており、上記一般のロボットの
ように単に軌道制御を正確に行えるだけでは不十分であ
る。ここで、『塗装変数』とは、具体的には、例えば塗
料吐出量、塗装静電圧、霧化圧等の塗装条件である。
報に記載された塗装ロボットでは、塗装ガンの軌道制御
だけでなく、塗装後の塗料膜厚さを決定する塗装変数の
制御も重要な要素となっており、上記一般のロボットの
ように単に軌道制御を正確に行えるだけでは不十分であ
る。ここで、『塗装変数』とは、具体的には、例えば塗
料吐出量、塗装静電圧、霧化圧等の塗装条件である。
【0010】そして、塗装変数の設定は、従来の方法で
は実機ロボットによりティーチングプレイバック方式で
行われていた。このプレイバック方式の塗装ロボットに
ついてのティーチングは、まず車体等の被塗装面の塗装
がなされるべき部分の形状及び位置に応じて塗装ガンが
描くべき軌跡が設定され、次にそれを表わす軌跡データ
が制御ユニットの記憶手段に格納される。さらに、この
設定された軌跡上に多数のティーチング・ポイントが設
けられて、上記車体等の被塗装面に良好な塗料膜が形成
されるように確実な塗装を行うため、上記塗装ガンが当
該各ティーチング・ポイントにおいてとるべき移動速
度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等が予め設定され、そ
れらを夫々表す動作データが上記制御ユニットの記憶手
段に格納される。その上で、さらに上記塗装ロボットに
塗装ガンを軌跡データ及び動作データに従って移動させ
るための動作制御データが形成され、該動作制御データ
を含んだ制御プログラムが最終設定されることによって
なされる。
は実機ロボットによりティーチングプレイバック方式で
行われていた。このプレイバック方式の塗装ロボットに
ついてのティーチングは、まず車体等の被塗装面の塗装
がなされるべき部分の形状及び位置に応じて塗装ガンが
描くべき軌跡が設定され、次にそれを表わす軌跡データ
が制御ユニットの記憶手段に格納される。さらに、この
設定された軌跡上に多数のティーチング・ポイントが設
けられて、上記車体等の被塗装面に良好な塗料膜が形成
されるように確実な塗装を行うため、上記塗装ガンが当
該各ティーチング・ポイントにおいてとるべき移動速
度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等が予め設定され、そ
れらを夫々表す動作データが上記制御ユニットの記憶手
段に格納される。その上で、さらに上記塗装ロボットに
塗装ガンを軌跡データ及び動作データに従って移動させ
るための動作制御データが形成され、該動作制御データ
を含んだ制御プログラムが最終設定されることによって
なされる。
【0011】そして、上記ティーチングが行われた後、
塗装ロボットは、上記制御ユニットにより設定された制
御プログラムに従って作動せしめられ、装着された塗装
ガンを設定された軌跡を描かせるべく移動させると共
に、上記各ティーチング・ポイントにおいて、塗装ガン
に当該ティーチング・ポイントに関して設定された移動
速度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等をとらせて、車体
に対する塗装を行う。
塗装ロボットは、上記制御ユニットにより設定された制
御プログラムに従って作動せしめられ、装着された塗装
ガンを設定された軌跡を描かせるべく移動させると共
に、上記各ティーチング・ポイントにおいて、塗装ガン
に当該ティーチング・ポイントに関して設定された移動
速度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等をとらせて、車体
に対する塗装を行う。
【0012】上述の如くプレイバック式塗装ロボットの
塗装のためのティーチングは、通常、実際の塗装ロボッ
トと実際の車体とが使用されて行われるが、その際にテ
ィーチング・ポイントが極めて多数とされてそれに要す
る工数が著しく大とされ、また、実際の塗装ロボットと
実際の車体とが使用されることによる種々の動作上のあ
るいは時間的制約が伴われて、本来あるべき姿の制御プ
ログラムの設定が困難とされるという問題がある。そこ
で、このような問題に対処すべく、塗装ロボットについ
ての車体の塗装のためのティーチングについても、実際
の塗装ロボットと実際の車体とを使用することなく、上
述したようなコンピュータによるシミュレーションの手
法を用いて行うことが提案されている。
塗装のためのティーチングは、通常、実際の塗装ロボッ
トと実際の車体とが使用されて行われるが、その際にテ
ィーチング・ポイントが極めて多数とされてそれに要す
る工数が著しく大とされ、また、実際の塗装ロボットと
実際の車体とが使用されることによる種々の動作上のあ
るいは時間的制約が伴われて、本来あるべき姿の制御プ
ログラムの設定が困難とされるという問題がある。そこ
で、このような問題に対処すべく、塗装ロボットについ
ての車体の塗装のためのティーチングについても、実際
の塗装ロボットと実際の車体とを使用することなく、上
述したようなコンピュータによるシミュレーションの手
法を用いて行うことが提案されている。
【0013】しかしながら、塗装ロボットについての車
体の塗装のためのティーチングがコンピュータによるシ
ミュレーションの手法を用いて行われる場合において
は、設定された軌跡上に多数のティーチング・ポイント
が設けられて、各ティーチング・ポイントにおいて塗装
ガンに車体に良好な塗料膜が形成されることになる移動
速度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等を取らせるための
塗装ロボットに対する動作制御信号を表わす動作制御デ
ータに反映させることが一般に困難であり、そのため、
上記ティーチングにより設定される制御プログラムが比
較的低い精度の動作制御データに基づいたものになって
しまうという問題があった。
体の塗装のためのティーチングがコンピュータによるシ
ミュレーションの手法を用いて行われる場合において
は、設定された軌跡上に多数のティーチング・ポイント
が設けられて、各ティーチング・ポイントにおいて塗装
ガンに車体に良好な塗料膜が形成されることになる移動
速度、塗料吐出状態、塗料吐出方向等を取らせるための
塗装ロボットに対する動作制御信号を表わす動作制御デ
ータに反映させることが一般に困難であり、そのため、
上記ティーチングにより設定される制御プログラムが比
較的低い精度の動作制御データに基づいたものになって
しまうという問題があった。
【0014】そこで、例えば装着された塗装ガンを予め
設定された軌跡を描くものとして移動させて被塗装物に
対する塗装作業を行うものとされる上記の如き塗装ロボ
ットについてのティーチングを、コンピュータによるシ
ミュレーションの手法を用いて行うに際して用いられる
上記各ティーチング・ポイントにおける塗装ロボットに
対する動作制御信号を表わす動作制御データを形成する
ための制御変数だけでなく、当該ティーチング・ポイン
トにおける被塗装物についての塗着効率を算出して当該
ティーチング・ポイントに対する入力変数データと算出
される塗装塗着効率とに基づいて設定するようにしたも
のも提案されている。
設定された軌跡を描くものとして移動させて被塗装物に
対する塗装作業を行うものとされる上記の如き塗装ロボ
ットについてのティーチングを、コンピュータによるシ
ミュレーションの手法を用いて行うに際して用いられる
上記各ティーチング・ポイントにおける塗装ロボットに
対する動作制御信号を表わす動作制御データを形成する
ための制御変数だけでなく、当該ティーチング・ポイン
トにおける被塗装物についての塗着効率を算出して当該
ティーチング・ポイントに対する入力変数データと算出
される塗装塗着効率とに基づいて設定するようにしたも
のも提案されている。
【0015】ここで、『塗着効率』は、塗装ガンから被
塗装面に対して吐出された塗料の量に対する実際に被塗
装面における塗料膜を形成する塗料の量の割合を表わす
ものであって、予め設定された、例えば、少なくとも塗
装ロボットに塗着された塗装ガンにおける塗料霧化圧及
び塗装静電圧を変数項として用いた、あるいは、これら
塗料霧化圧及び塗装静電圧に加えて塗装ガンからの塗料
の吐出量及び塗装ガンから被塗装面までの距離を変数項
として用いた重回帰分析の手法により算出される。尚、
かかる場合における『被塗装面における塗料膜』とは、
被塗装面に付着した塗料が乾燥せしめられて所定の収縮
率を呈した状態の下で形成する塗料層をいう。
塗装面に対して吐出された塗料の量に対する実際に被塗
装面における塗料膜を形成する塗料の量の割合を表わす
ものであって、予め設定された、例えば、少なくとも塗
装ロボットに塗着された塗装ガンにおける塗料霧化圧及
び塗装静電圧を変数項として用いた、あるいは、これら
塗料霧化圧及び塗装静電圧に加えて塗装ガンからの塗料
の吐出量及び塗装ガンから被塗装面までの距離を変数項
として用いた重回帰分析の手法により算出される。尚、
かかる場合における『被塗装面における塗料膜』とは、
被塗装面に付着した塗料が乾燥せしめられて所定の収縮
率を呈した状態の下で形成する塗料層をいう。
【0016】上述のように設定される制御変数が予め手
動で入力された入力変数データと上記塗料塗着効率とに
基づくようにすると、その制御変数に基づいて形成され
る動作制御データが、車体に形成される塗料膜が良好で
あることが適正に反映された高精度なものとなり、従っ
て、塗装ロボットに対する高精度等な動作制御データに
基づいた制御プログラムが設定されることになる。
動で入力された入力変数データと上記塗料塗着効率とに
基づくようにすると、その制御変数に基づいて形成され
る動作制御データが、車体に形成される塗料膜が良好で
あることが適正に反映された高精度なものとなり、従っ
て、塗装ロボットに対する高精度等な動作制御データに
基づいた制御プログラムが設定されることになる。
【0017】しかし、そのような方法は、被塗装面の形
状が平面的な場合を前提としており、例えば自動車のエ
ンジンルームやトランクルームのように複雑な凹凸面形
状がある場合には高精度な塗装変数の設定はできない。
即ち、被塗装面の形状を考慮することなく、単に塗着効
率のみをファクターとして塗装条件を設定するようにし
た場合、被塗装面に凹部や凸部があると、塗料膜厚さを
一定にすることができないという問題がある。
状が平面的な場合を前提としており、例えば自動車のエ
ンジンルームやトランクルームのように複雑な凹凸面形
状がある場合には高精度な塗装変数の設定はできない。
即ち、被塗装面の形状を考慮することなく、単に塗着効
率のみをファクターとして塗装条件を設定するようにし
た場合、被塗装面に凹部や凸部があると、塗料膜厚さを
一定にすることができないという問題がある。
【0018】そこで、出願人は、被塗装面に凹凸形状が
あっても、それらを考慮した適正な設定厚の塗料膜を実
現することができるように、塗装手段の塗装軌跡上に設
けられた複数のティーチングポイントの各ティーチング
ポイント毎に要求塗料膜厚さに応じた塗装条件を被塗装
面への塗着効率をファクターとして設定するようにした
塗装方法において、塗着効率を上記被塗装面の形状デー
タによって求め、該形状データにより求められた塗着効
率に基づいて塗装条件を設定するようにしたものを、先
に出願している。
あっても、それらを考慮した適正な設定厚の塗料膜を実
現することができるように、塗装手段の塗装軌跡上に設
けられた複数のティーチングポイントの各ティーチング
ポイント毎に要求塗料膜厚さに応じた塗装条件を被塗装
面への塗着効率をファクターとして設定するようにした
塗装方法において、塗着効率を上記被塗装面の形状デー
タによって求め、該形状データにより求められた塗着効
率に基づいて塗装条件を設定するようにしたものを、先
に出願している。
【0019】具体的には、図1〜図4に示すように構成
されている。まず、図1に示すように、多関節形でティ
ーチングプレイバック方式の塗装ロボット10はロボッ
トコンベア12上に載置され、コンベア長手方向に沿っ
て移動可能となっている。
されている。まず、図1に示すように、多関節形でティ
ーチングプレイバック方式の塗装ロボット10はロボッ
トコンベア12上に載置され、コンベア長手方向に沿っ
て移動可能となっている。
【0020】塗装ロボット10は、基部14と、該基部
14により支持された可動アーム部16,16と、該可
動アーム部16,16の一方のアーム部16の先端部に
連結された可動リスト部18とを備えており、上記基部
14に外部から動作制御信号が供給されて、各部にその
動作制御信号に基づく動作を行わせるロボット内制御部
14Aが内蔵されている。また、可動リスト部18に
は、例えば静電塗装を行う塗装ガン20が装着されてい
る。
14により支持された可動アーム部16,16と、該可
動アーム部16,16の一方のアーム部16の先端部に
連結された可動リスト部18とを備えており、上記基部
14に外部から動作制御信号が供給されて、各部にその
動作制御信号に基づく動作を行わせるロボット内制御部
14Aが内蔵されている。また、可動リスト部18に
は、例えば静電塗装を行う塗装ガン20が装着されてい
る。
【0021】塗装ガン20には、電圧発生部22から静
電塗装用高電圧が供給されると共に、塗装パターン切換
制御弁24が介設された第1のエア通路25を通じて塗
装パターンの切換制御を行う制御エア、及び塗料霧化圧
切換制御弁26が介設された第2のエア通路27を通じ
て塗料霧化圧切換制御を行う制御エアが各々供給される
ように構成されている。また、塗料色選択部30におい
て色選択された塗料が、開閉弁32及び吐出量制御部3
4が介設された塗料通路35を通じて供給され、上記吐
出量制御部34には、塗料吐出量切換制御弁28が介設
された第3のエア通路29を通じて塗装ガン20からの
塗料吐出量の切換制御を行う制御エアが供給されるよう
に構成されている。
電塗装用高電圧が供給されると共に、塗装パターン切換
制御弁24が介設された第1のエア通路25を通じて塗
装パターンの切換制御を行う制御エア、及び塗料霧化圧
切換制御弁26が介設された第2のエア通路27を通じ
て塗料霧化圧切換制御を行う制御エアが各々供給される
ように構成されている。また、塗料色選択部30におい
て色選択された塗料が、開閉弁32及び吐出量制御部3
4が介設された塗料通路35を通じて供給され、上記吐
出量制御部34には、塗料吐出量切換制御弁28が介設
された第3のエア通路29を通じて塗装ガン20からの
塗料吐出量の切換制御を行う制御エアが供給されるよう
に構成されている。
【0022】さらに、塗装ロボット10には、ロボット
制御ユニット40が電気的に連係され、該ロボット制御
ユニット40は、塗装ロボット10による塗装が行われ
るとき、まず、上記塗料通路35に設けられた開閉弁3
2に開閉動作制御信号Saを、また、塗装パターン切換
制御弁24に切換動作制御信号Spを、電圧発生部22
に電圧発生制御信号Svを、塗料吐出量切換制御弁28
に切換動作制御信号Scを、さらに塗料霧化圧切換制御
弁26に切換動作制御信号Sq を夫々供給する一方、
塗装ロボット10の基部14に内蔵されたロボット内制
御部14Aに切換動作制御信号Sxを送給する。
制御ユニット40が電気的に連係され、該ロボット制御
ユニット40は、塗装ロボット10による塗装が行われ
るとき、まず、上記塗料通路35に設けられた開閉弁3
2に開閉動作制御信号Saを、また、塗装パターン切換
制御弁24に切換動作制御信号Spを、電圧発生部22
に電圧発生制御信号Svを、塗料吐出量切換制御弁28
に切換動作制御信号Scを、さらに塗料霧化圧切換制御
弁26に切換動作制御信号Sq を夫々供給する一方、
塗装ロボット10の基部14に内蔵されたロボット内制
御部14Aに切換動作制御信号Sxを送給する。
【0023】そして、開閉弁32、塗装パターン切換制
御弁24、電圧発生部22、塗料吐出量切換制御弁2
8、塗料霧化圧切換制御弁26、及び塗装ロボット10
の基部14に内蔵されたロボット内制御部14Aに夫々
送給される動作制御信号Sa,Sp,Sv,Sc,Sq,Sxの各
々が、塗装ロボット10についてのコンピュータシミュ
レーション手法を用いたティーチングによって各々設定
され、かかるティーチングに際して、後述する塗装ロボ
ットの制御変数の設定方法が適用される。
御弁24、電圧発生部22、塗料吐出量切換制御弁2
8、塗料霧化圧切換制御弁26、及び塗装ロボット10
の基部14に内蔵されたロボット内制御部14Aに夫々
送給される動作制御信号Sa,Sp,Sv,Sc,Sq,Sxの各
々が、塗装ロボット10についてのコンピュータシミュ
レーション手法を用いたティーチングによって各々設定
され、かかるティーチングに際して、後述する塗装ロボ
ットの制御変数の設定方法が適用される。
【0024】図2は後述の塗装ロボットの制御変数の設
定方法が適用される、塗装ロボット10についてのコン
ピュータシミュレーション手法を用いたティーチングを
行うティーチング・プレイバックシステムを示し、この
ティーチング・プレイバックシステムは上記ロボット制
御ユニット40を含んで構成されている。
定方法が適用される、塗装ロボット10についてのコン
ピュータシミュレーション手法を用いたティーチングを
行うティーチング・プレイバックシステムを示し、この
ティーチング・プレイバックシステムは上記ロボット制
御ユニット40を含んで構成されている。
【0025】即ち、図2に示されるティーチング・プレ
イバックシステムにあっては、ロボット制御ユニット4
0に加えて、CAD/CAM装置51及びそれに付随し
たデータ選択部53、データ入力部55、制御変数設定
部57及び塗装ロボットシミュレーション装置61によ
って構成されている。
イバックシステムにあっては、ロボット制御ユニット4
0に加えて、CAD/CAM装置51及びそれに付随し
たデータ選択部53、データ入力部55、制御変数設定
部57及び塗装ロボットシミュレーション装置61によ
って構成されている。
【0026】まず、上記CAD/CAM装置51は、塗
装ロボット10に装着された塗装ガン20による塗装の
対象とされる自動車(車両)の車体等の各種の被塗装物ワ
ークの塗面に関しての、図3に示す如き、その外面形状
を表す軌跡データが予め設定されて格納されている。
装ロボット10に装着された塗装ガン20による塗装の
対象とされる自動車(車両)の車体等の各種の被塗装物ワ
ークの塗面に関しての、図3に示す如き、その外面形状
を表す軌跡データが予め設定されて格納されている。
【0027】上記制御変数設定部57は、塗料塗着効率
算出部58、塗装速度時間設定部59及び塗装条件設定
部60を内蔵している。
算出部58、塗装速度時間設定部59及び塗装条件設定
部60を内蔵している。
【0028】かかる下で、塗装ロボット10についての
コンピュータシミュレーション手法を用いたティーチン
グが行われるに当たっては、まず、データ選択部53が
塗装対象として設定された被塗装物ワークに応じて操作
され、それによりデータ選択信号CLをCAD/CAM
装置51に送給するようになっている。そして、CAD
/CAM装置51においては、データ選択部53からの
データ選択信号CLに応じたイメージデータDI及び軌
跡データDOの検索がなされて塗装対象として設定され
た被塗装物ワークについてのイメージデータDI及び軌
跡データDOが選択され、該選択されたイメージデータ
DI及び軌跡データDOがCAD/CAM装置51から
制御変数設定部57に送給されることとなる。
コンピュータシミュレーション手法を用いたティーチン
グが行われるに当たっては、まず、データ選択部53が
塗装対象として設定された被塗装物ワークに応じて操作
され、それによりデータ選択信号CLをCAD/CAM
装置51に送給するようになっている。そして、CAD
/CAM装置51においては、データ選択部53からの
データ選択信号CLに応じたイメージデータDI及び軌
跡データDOの検索がなされて塗装対象として設定され
た被塗装物ワークについてのイメージデータDI及び軌
跡データDOが選択され、該選択されたイメージデータ
DI及び軌跡データDOがCAD/CAM装置51から
制御変数設定部57に送給されることとなる。
【0029】また、予め手動入力されているデータ入力
部55が出力操作されて、該データ入力部55から上記
制御変数設定部57に、上記軌跡データDOが表す図3
の軌跡上におけるNo1〜Nonの複数のティーチング・ポ
イントの夫々を設定する座標データIDP(X,Y,Z)が
順次入力されると共に、No1〜Nonの複数のティーチン
グ・ポイントの夫々について、塗装ガン20が採るべき
姿勢を表す姿勢データIDA(α,β,γ)、塗装ガン20
から塗料が吐出されるべきか否かを指示する塗装実行/
停止データIDC(塗装ON/OFFデータ)、当該ティ
ーチング・ポイントの直前のティーチング・ポイントと
当該ティーチング・ポイントとの間の位置についての補
間形式を指示する補間形式データIDI、被塗装体にお
ける塗装パターンの縦幅を表す塗装パターン縦幅データ
IDL、被塗装体における塗装パターンの横幅を表す塗
装パターン横幅データIDW、塗装ガン20における塗
装静電圧を表す塗装静電圧データIDV、塗装ガン20
から被塗装物ワークまでの距離を表す塗装ガン距離デー
タIDD、要求される塗料膜厚を表わす要求塗料膜厚デ
ータIDR、上記被塗装物ワークの塗装面の凹凸形状を
表わす形状コードデータIDFが各々入力される。
部55が出力操作されて、該データ入力部55から上記
制御変数設定部57に、上記軌跡データDOが表す図3
の軌跡上におけるNo1〜Nonの複数のティーチング・ポ
イントの夫々を設定する座標データIDP(X,Y,Z)が
順次入力されると共に、No1〜Nonの複数のティーチン
グ・ポイントの夫々について、塗装ガン20が採るべき
姿勢を表す姿勢データIDA(α,β,γ)、塗装ガン20
から塗料が吐出されるべきか否かを指示する塗装実行/
停止データIDC(塗装ON/OFFデータ)、当該ティ
ーチング・ポイントの直前のティーチング・ポイントと
当該ティーチング・ポイントとの間の位置についての補
間形式を指示する補間形式データIDI、被塗装体にお
ける塗装パターンの縦幅を表す塗装パターン縦幅データ
IDL、被塗装体における塗装パターンの横幅を表す塗
装パターン横幅データIDW、塗装ガン20における塗
装静電圧を表す塗装静電圧データIDV、塗装ガン20
から被塗装物ワークまでの距離を表す塗装ガン距離デー
タIDD、要求される塗料膜厚を表わす要求塗料膜厚デ
ータIDR、上記被塗装物ワークの塗装面の凹凸形状を
表わす形状コードデータIDFが各々入力される。
【0030】この制御変数設定部57は、データ入力部
55から座標データIDP、姿勢データIDA、塗装実
行/停止データIDC及び補間形式データIDIを、夫
々、座標データDP、姿勢データDA、塗装実行/停止
データDC及び補間形式データDIとして塗装ロボット
シミュレーション装置61に送給する。また、制御変数
設定部57にあっては、塗装条件設定部60が要求塗料
膜厚データIDRに基づいて、上記軌跡データDOが表
わす軌跡上における座標データIDPによって表わされ
る各ティーチング・ポイントPl〜Pnについての、被塗
装物ワークにおける塗装パターンを示す塗装パターン制
御変数、塗装ガン20における塗装静電圧を示す塗装静
電圧制御変数、塗装ガン20からの塗料の吐出量を示す
塗料吐出量制御変数、及び塗装ガン20における塗料霧
化圧を示す塗料霧化圧制御変数を設定し、設定された塗
装パターン制御変数、塗装静電圧制御変数、塗料吐出量
制御変数及び塗料霧化圧制御変数を夫々表わす塗装パタ
ーンデータDPP、塗装静電圧データDVV、塗料吐出
量データDCC及び塗料霧化圧データDQQを設定し
て、それらを塗装ロボットシミュレーション装置61に
送給する。
55から座標データIDP、姿勢データIDA、塗装実
行/停止データIDC及び補間形式データIDIを、夫
々、座標データDP、姿勢データDA、塗装実行/停止
データDC及び補間形式データDIとして塗装ロボット
シミュレーション装置61に送給する。また、制御変数
設定部57にあっては、塗装条件設定部60が要求塗料
膜厚データIDRに基づいて、上記軌跡データDOが表
わす軌跡上における座標データIDPによって表わされ
る各ティーチング・ポイントPl〜Pnについての、被塗
装物ワークにおける塗装パターンを示す塗装パターン制
御変数、塗装ガン20における塗装静電圧を示す塗装静
電圧制御変数、塗装ガン20からの塗料の吐出量を示す
塗料吐出量制御変数、及び塗装ガン20における塗料霧
化圧を示す塗料霧化圧制御変数を設定し、設定された塗
装パターン制御変数、塗装静電圧制御変数、塗料吐出量
制御変数及び塗料霧化圧制御変数を夫々表わす塗装パタ
ーンデータDPP、塗装静電圧データDVV、塗料吐出
量データDCC及び塗料霧化圧データDQQを設定し
て、それらを塗装ロボットシミュレーション装置61に
送給する。
【0031】また、制御変数設定部57にあっては、塗
料塗着効率算出部58が、上記軌跡データDOが表わす
軌跡上における座標データIDPによって表わされる各
ティーチング・ポイントPl〜Pnについての塗料塗着効
率Pμを算出する。この塗料塗着効率Pμは、各ティー
チング・ポイントPl 〜Pn における塗装ガン20から
の被塗装物ワークに対して吐出された塗料の量に対する
実際に被塗装物ワークの塗装面における塗装膜を形成す
る塗料の量の割合を表わすものであり、ここでの被塗装
物ワークの塗装面における塗料膜とは、被塗装物ワーク
の塗装面に付着した塗料が乾燥せしめられて所定の収縮
率を呈した状態の下で形成する塗料層、即ち仕上げられ
た塗料層をいうものである。
料塗着効率算出部58が、上記軌跡データDOが表わす
軌跡上における座標データIDPによって表わされる各
ティーチング・ポイントPl〜Pnについての塗料塗着効
率Pμを算出する。この塗料塗着効率Pμは、各ティー
チング・ポイントPl 〜Pn における塗装ガン20から
の被塗装物ワークに対して吐出された塗料の量に対する
実際に被塗装物ワークの塗装面における塗装膜を形成す
る塗料の量の割合を表わすものであり、ここでの被塗装
物ワークの塗装面における塗料膜とは、被塗装物ワーク
の塗装面に付着した塗料が乾燥せしめられて所定の収縮
率を呈した状態の下で形成する塗料層、即ち仕上げられ
た塗料層をいうものである。
【0032】制御変数設定部57における塗料塗着効率
算出部58による図3のPl〜Pnの各ティーチング・ポ
イントについての塗料塗着効率Pμの算出は、上記塗装
条件設定部60において設定された塗料霧化圧データD
QQ、塗料吐出量データDCC及び塗装静電圧データD
VVと、上記データ入力部55からの塗装部位形状コー
ドデータIDF及び塗装ガン距離データIDDとを変数
項として重回帰分析の手法により算出される。
算出部58による図3のPl〜Pnの各ティーチング・ポ
イントについての塗料塗着効率Pμの算出は、上記塗装
条件設定部60において設定された塗料霧化圧データD
QQ、塗料吐出量データDCC及び塗装静電圧データD
VVと、上記データ入力部55からの塗装部位形状コー
ドデータIDF及び塗装ガン距離データIDDとを変数
項として重回帰分析の手法により算出される。
【0033】具体的には、例えば塗料霧化圧データDQ
Qが表わす塗装ガン20における塗料霧化圧Qq(g/c
m2)、塗料吐出量データDCCが表す塗装ガン20から
の塗料の吐出量をCc(cc/min)、塗装静電圧データDV
Vが表わす塗装ガン20における塗装静電圧Vv(K
V)、塗装ガン距離データIDDが表わす塗装ガン20
から被塗装体までの距離をDd(mm)、塗装部位形状コー
ドに応じた演算補正係数をMとすると、塗装静電圧Vv
が0〜60KVである下で塗料塗着効率Pμa は、 Pμa =−K1・Qq +K2・Cc +K3・Vv −K4・Dd +K5 (但し、K1,K2,K3,K4 及びK5 は定数) (1) として表わされ、また、塗装ガン20における塗装静電
圧Vv が60〜90KVである下での塗料接着効率Pμ
b は、 Pμb = (−K6・Qq +K7・Cc +K8・Vv −K9・Dd +K10)×M (但し、K6,K7,K8,K9 及びK10 は定数) (2) として表わされる。
Qが表わす塗装ガン20における塗料霧化圧Qq(g/c
m2)、塗料吐出量データDCCが表す塗装ガン20から
の塗料の吐出量をCc(cc/min)、塗装静電圧データDV
Vが表わす塗装ガン20における塗装静電圧Vv(K
V)、塗装ガン距離データIDDが表わす塗装ガン20
から被塗装体までの距離をDd(mm)、塗装部位形状コー
ドに応じた演算補正係数をMとすると、塗装静電圧Vv
が0〜60KVである下で塗料塗着効率Pμa は、 Pμa =−K1・Qq +K2・Cc +K3・Vv −K4・Dd +K5 (但し、K1,K2,K3,K4 及びK5 は定数) (1) として表わされ、また、塗装ガン20における塗装静電
圧Vv が60〜90KVである下での塗料接着効率Pμ
b は、 Pμb = (−K6・Qq +K7・Cc +K8・Vv −K9・Dd +K10)×M (但し、K6,K7,K8,K9 及びK10 は定数) (2) として表わされる。
【0034】実験結果の一例によれば、上記の式(1)に
おける定数K1〜K5は、 K1 = 0.00313095 K2 = 0.00002380 K3 = 0.57665200 K4 = 0.02725000 K5 =43.48620000 とされ、また、上記の式(2)における定数K6〜K10は、 K6 = 0.00574375 K7 = 0.01593750 K8 = 0.30620400 K9 = 0.03133330 K10=35.59380000 とされる。
おける定数K1〜K5は、 K1 = 0.00313095 K2 = 0.00002380 K3 = 0.57665200 K4 = 0.02725000 K5 =43.48620000 とされ、また、上記の式(2)における定数K6〜K10は、 K6 = 0.00574375 K7 = 0.01593750 K8 = 0.30620400 K9 = 0.03133330 K10=35.59380000 とされる。
【0035】さらに、上記制御変数設定部57にあって
は、塗装速度時間設定部59が、データ入力部55から
の塗装パターン縦幅データIDL、塗装パターン横幅デ
ータIDW、塗装静電圧IDV、塗装ガン距離データI
DD及び要求塗料膜厚データIDRと、上述の如くにし
て塗料塗着効率算出部58において算出された塗料塗着
効率Pμとに基づいて、軌跡データDOが表わす軌跡上
における座標データIDPによって表わされる各ティー
チング・ポイントPl〜Pnについての、塗装ガン20か
ら所定容積の塗料が吐出されるのに必要とされる時間、
即ち、塗装時間を示す塗装時間制御変数Tgと、塗装ガ
ン20の移動速度を示す塗装ガン速度制御変数Vgと
を、各ティーチング・ポイントにおいて被塗装体上に要
求塗料膜厚データIDRが表わす要求される塗料膜厚が
得られるための最適のものと設定する。即ち、各ティー
チング・ポイントPl〜Pnについての塗装ガン20に関
する塗装時間制御変数Tgと塗装ガン速度制御変数Vgと
が、上述したデータ入力部55からの入力データに対
し、さらに塗料塗着効率算出部58において算出された
形状データに基づく補正を含む塗料塗着効率Pμが加味
されて設定されるのである。
は、塗装速度時間設定部59が、データ入力部55から
の塗装パターン縦幅データIDL、塗装パターン横幅デ
ータIDW、塗装静電圧IDV、塗装ガン距離データI
DD及び要求塗料膜厚データIDRと、上述の如くにし
て塗料塗着効率算出部58において算出された塗料塗着
効率Pμとに基づいて、軌跡データDOが表わす軌跡上
における座標データIDPによって表わされる各ティー
チング・ポイントPl〜Pnについての、塗装ガン20か
ら所定容積の塗料が吐出されるのに必要とされる時間、
即ち、塗装時間を示す塗装時間制御変数Tgと、塗装ガ
ン20の移動速度を示す塗装ガン速度制御変数Vgと
を、各ティーチング・ポイントにおいて被塗装体上に要
求塗料膜厚データIDRが表わす要求される塗料膜厚が
得られるための最適のものと設定する。即ち、各ティー
チング・ポイントPl〜Pnについての塗装ガン20に関
する塗装時間制御変数Tgと塗装ガン速度制御変数Vgと
が、上述したデータ入力部55からの入力データに対
し、さらに塗料塗着効率算出部58において算出された
形状データに基づく補正を含む塗料塗着効率Pμが加味
されて設定されるのである。
【0036】かかる塗装時間制御変数Tgと塗装ガン速
度制御変数Vgとの設定は、例えば、以下に示される如
き関係式をもってなされる。
度制御変数Vgとの設定は、例えば、以下に示される如
き関係式をもってなされる。
【0037】 Tg =Km [γd・Rp・{BL・BW +LW (BL・cos θ
+BW・sin θ)}]/Pμ・Nv・γw・Up Vg =Lw/Tg 但し、γdは塗料の乾燥時の比重、γwは塗料の液状時の
比重、Rpは要求される塗料膜厚、BL及びBWは塗装パ
ターンの縦幅及び横幅、θは図4に示される塗装ガン2
0の軌跡上の所定のティーチング・ポイント(Pn)にお
いて設定される塗装パターンである長方形a−b−c−dの
中心軸ALのティーチング・ポイント(Pn)において実際
に形成される塗装パターンである長方形a′−b′−c′
−d′の中心軸AL′との間の角度、Nvは塗料が液体状
態から乾燥状態に変化する際における体積収縮率、Up
は塗料の吐出量、Lwは図4に示される如きティーチン
グ・ポイント(Pn-1)からティーチング・ポイント(Pn)
への塗装ガン20の移動距離、Kmは演算定数である。
+BW・sin θ)}]/Pμ・Nv・γw・Up Vg =Lw/Tg 但し、γdは塗料の乾燥時の比重、γwは塗料の液状時の
比重、Rpは要求される塗料膜厚、BL及びBWは塗装パ
ターンの縦幅及び横幅、θは図4に示される塗装ガン2
0の軌跡上の所定のティーチング・ポイント(Pn)にお
いて設定される塗装パターンである長方形a−b−c−dの
中心軸ALのティーチング・ポイント(Pn)において実際
に形成される塗装パターンである長方形a′−b′−c′
−d′の中心軸AL′との間の角度、Nvは塗料が液体状
態から乾燥状態に変化する際における体積収縮率、Up
は塗料の吐出量、Lwは図4に示される如きティーチン
グ・ポイント(Pn-1)からティーチング・ポイント(Pn)
への塗装ガン20の移動距離、Kmは演算定数である。
【0038】そして、塗装速度時間設定部59は、設定
された塗装ガン速度制御変数Vgを表わす塗装ガン速度
データDSS及び設定された塗装時間制御変数Tgを表
す塗装時間DTTとを設定して、それらを塗装ロボット
シミュレーション装置61に送給する。
された塗装ガン速度制御変数Vgを表わす塗装ガン速度
データDSS及び設定された塗装時間制御変数Tgを表
す塗装時間DTTとを設定して、それらを塗装ロボット
シミュレーション装置61に送給する。
【0039】このようにして、制御変数設定部57にお
いて、軌跡データDOが表わす軌跡上における座標デー
タIDPによって表わされる各ティーチング・ポイント
についての塗装ガン20に関する各種の制御変数を設定
するに当たり、上述のようにして塗料塗着効率算出部5
8において塗料塗着効率Pμを算出し、その後、塗装速
度時間設定部59により塗装ガン20の移動速度を示す
塗装ガン速度制御変数Vg、及び塗装ガン20から所定
容積の塗料が吐出されるのに必要とされる塗装時間を示
す塗装時間制御変数Tgとを、データ入力部55からの
塗装パターン縦幅データIDL、塗装パターン横幅デー
タIDW、塗装静電圧データIDV、塗装ガン距離デー
タIDD及び要求塗料膜厚データIDRと制御変数設定
部57において算出された塗料塗着効率Pμとに基づい
て設定しているのである。
いて、軌跡データDOが表わす軌跡上における座標デー
タIDPによって表わされる各ティーチング・ポイント
についての塗装ガン20に関する各種の制御変数を設定
するに当たり、上述のようにして塗料塗着効率算出部5
8において塗料塗着効率Pμを算出し、その後、塗装速
度時間設定部59により塗装ガン20の移動速度を示す
塗装ガン速度制御変数Vg、及び塗装ガン20から所定
容積の塗料が吐出されるのに必要とされる塗装時間を示
す塗装時間制御変数Tgとを、データ入力部55からの
塗装パターン縦幅データIDL、塗装パターン横幅デー
タIDW、塗装静電圧データIDV、塗装ガン距離デー
タIDD及び要求塗料膜厚データIDRと制御変数設定
部57において算出された塗料塗着効率Pμとに基づい
て設定しているのである。
【0040】一方、塗装ロボットシミュレーション装置
61は、上記制御変数設定部57から供給される座標デ
ータDP、姿勢データDA、塗装実行/停止データD
C、補間形式データDI、塗装パターンデータDPP、
塗装静電圧データDVV、塗装吐出量データDCC、塗
料霧化圧データDQQ、塗装ガン速度データDSS及び
塗装時間データDTTに基づいて、塗装ロボット10に
ついての被塗装体に対して塗装ガン20を移動させると
共に塗装ガン20から塗料を吐出させて行わせるものと
される塗装動作のシミュレーションを行い、その過程に
おいて、上記制御変数設定部57からの座標データD
P、姿勢データDA、塗装実行/停止データDC、補間
形式データDI、塗装パターンデータDPP、塗装電圧
データDVV、塗装吐出量データDCC、塗料霧化圧デ
ータDQQ、塗装ガン速度データDSS及び塗装時間デ
ータDTTの夫々に必要に応じて修正を加える。
61は、上記制御変数設定部57から供給される座標デ
ータDP、姿勢データDA、塗装実行/停止データD
C、補間形式データDI、塗装パターンデータDPP、
塗装静電圧データDVV、塗装吐出量データDCC、塗
料霧化圧データDQQ、塗装ガン速度データDSS及び
塗装時間データDTTに基づいて、塗装ロボット10に
ついての被塗装体に対して塗装ガン20を移動させると
共に塗装ガン20から塗料を吐出させて行わせるものと
される塗装動作のシミュレーションを行い、その過程に
おいて、上記制御変数設定部57からの座標データD
P、姿勢データDA、塗装実行/停止データDC、補間
形式データDI、塗装パターンデータDPP、塗装電圧
データDVV、塗装吐出量データDCC、塗料霧化圧デ
ータDQQ、塗装ガン速度データDSS及び塗装時間デ
ータDTTの夫々に必要に応じて修正を加える。
【0041】そして、シミュレーションの終了時には、
座標データDP、姿勢データDA、塗装実行/停止デー
タDC、補間形式データDI、塗装パターンデータDP
P、塗装静電圧データDVV、塗料吐出量データDC
C、塗料霧化圧データDQQ、塗装ガン速度データDS
S及び塗装時間データDTTに夫々対応する座標データ
DXP、姿勢データDXA、塗装実行/停止データDX
C、補間形式データDXI、塗装パターンデータDXP
P、塗装静電圧データDXVV、塗料吐出量DXCC、
塗料霧化圧データDXQQ、塗装ガン速度データDXS
S及び塗装時間データDXTTを得ると共に、新たな制
御データDXXを形成して、それらを最終的にロボット
制御ユニット40に供給する。
座標データDP、姿勢データDA、塗装実行/停止デー
タDC、補間形式データDI、塗装パターンデータDP
P、塗装静電圧データDVV、塗料吐出量データDC
C、塗料霧化圧データDQQ、塗装ガン速度データDS
S及び塗装時間データDTTに夫々対応する座標データ
DXP、姿勢データDXA、塗装実行/停止データDX
C、補間形式データDXI、塗装パターンデータDXP
P、塗装静電圧データDXVV、塗料吐出量DXCC、
塗料霧化圧データDXQQ、塗装ガン速度データDXS
S及び塗装時間データDXTTを得ると共に、新たな制
御データDXXを形成して、それらを最終的にロボット
制御ユニット40に供給する。
【0042】そして、ロボット制御ユニット40は、上
記塗装ロボットシミュレーション装置61から供給され
る各データを記憶し、塗装実行/停止データDXCに基
づいて動作制御信号Saを、塗装静電圧データDXVV
に基づいて動作制御信号Svを、塗装吐出量データDX
CCに基づいて動作制御信号Scを、さらに、塗料霧化
圧データDXQQに基づいて動作制御信号Sqを夫々形
成し、さらに、座標データDXP、姿勢データDXA、
補間形式データDXI、塗装ガン速度データDXSS及
び制御データDXXに基づいて動作制御信号Sxを形成
して、それらを上記図2の塗装ロボット10に関連して
設けられた開閉弁32、塗装パターン切換制御弁24、
電圧発生部22、塗料吐出量切換制御弁28、塗料霧化
圧切換制御弁26及び塗装ロボット10の基部14に内
蔵されたロボット内制御部14Aに適宜送給する動作制
御プログラムを適切に設定する。
記塗装ロボットシミュレーション装置61から供給され
る各データを記憶し、塗装実行/停止データDXCに基
づいて動作制御信号Saを、塗装静電圧データDXVV
に基づいて動作制御信号Svを、塗装吐出量データDX
CCに基づいて動作制御信号Scを、さらに、塗料霧化
圧データDXQQに基づいて動作制御信号Sqを夫々形
成し、さらに、座標データDXP、姿勢データDXA、
補間形式データDXI、塗装ガン速度データDXSS及
び制御データDXXに基づいて動作制御信号Sxを形成
して、それらを上記図2の塗装ロボット10に関連して
設けられた開閉弁32、塗装パターン切換制御弁24、
電圧発生部22、塗料吐出量切換制御弁28、塗料霧化
圧切換制御弁26及び塗装ロボット10の基部14に内
蔵されたロボット内制御部14Aに適宜送給する動作制
御プログラムを適切に設定する。
【0043】以上のように、塗装ロボット10の制御変
数を設定するようにすれば、塗装ガン20を予め設定さ
れた軌跡を描くものとして移動させて被塗装体に対する
塗装作業を行うものとされる塗装ロボット10について
のティーチングを、コンピュータシミュレーション装置
61を用いて行うに際し、各ティーチング・ポイントに
おける塗装ロボット10に対する動作制御信号を表す動
作制御データを形成するための制御変数が、該ティーチ
ング・ポイントにおける塗装ガンから被塗装体に対して
吐出された塗料の量に対する実際に被塗装体における塗
料膜を形成する塗料の量の割合を表す塗料塗着効率Pμ
が被塗装物ワークの塗装面の形状に対応して算出され、
当該ティーチング・ポイントに対する入力変数データと
該算出された塗料塗着効率Pμとに基づいて正確に設定
されることにより、その制御変数に基づいて形成される
動作制御データが、エンジンルーム等の被塗装面に形成
される塗料膜が良好であることが適正に反映された高精
度なものとなる。
数を設定するようにすれば、塗装ガン20を予め設定さ
れた軌跡を描くものとして移動させて被塗装体に対する
塗装作業を行うものとされる塗装ロボット10について
のティーチングを、コンピュータシミュレーション装置
61を用いて行うに際し、各ティーチング・ポイントに
おける塗装ロボット10に対する動作制御信号を表す動
作制御データを形成するための制御変数が、該ティーチ
ング・ポイントにおける塗装ガンから被塗装体に対して
吐出された塗料の量に対する実際に被塗装体における塗
料膜を形成する塗料の量の割合を表す塗料塗着効率Pμ
が被塗装物ワークの塗装面の形状に対応して算出され、
当該ティーチング・ポイントに対する入力変数データと
該算出された塗料塗着効率Pμとに基づいて正確に設定
されることにより、その制御変数に基づいて形成される
動作制御データが、エンジンルーム等の被塗装面に形成
される塗料膜が良好であることが適正に反映された高精
度なものとなる。
【0044】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな方法は、目的の塗料膜厚を得るための塗装条件を自
動設定するものであるが、これは代表的なガン/ワーク
間距離を用い、さらに塗装面の塗装ガンに対する傾き
や、重力方向に対する傾きまでは加味されていないた
め、塗装シミュレーションすると、塗布面の塗装ガンに
対する傾きや重力方向に対する傾きにより、目的の塗料
膜厚より厚い部分や薄い部分が生ずる。よって、実機ロ
ボットにおける塗装品質の代表的不具合である、傾斜面
における塗料のタレの問題を解消することができなかっ
た。
うな方法は、目的の塗料膜厚を得るための塗装条件を自
動設定するものであるが、これは代表的なガン/ワーク
間距離を用い、さらに塗装面の塗装ガンに対する傾き
や、重力方向に対する傾きまでは加味されていないた
め、塗装シミュレーションすると、塗布面の塗装ガンに
対する傾きや重力方向に対する傾きにより、目的の塗料
膜厚より厚い部分や薄い部分が生ずる。よって、実機ロ
ボットにおける塗装品質の代表的不具合である、傾斜面
における塗料のタレの問題を解消することができなかっ
た。
【0045】本発明は、傾斜面における塗料のタレの発
生を防止することができる塗装における塗装タレの評価
方法、ないしは該評価方法を用いた塗装制御装置を提供
することを目的とする。
生を防止することができる塗装における塗装タレの評価
方法、ないしは該評価方法を用いた塗装制御装置を提供
することを目的とする。
【0046】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、塗装にお
ける塗装タレの評価方法であって、特定の塗装面の塗料
膜厚を検出するステップと、上記特定の塗装面の傾き
と、検出された上記塗料膜厚とから、垂直面での塗装タ
レ限界を基準にしてタレが生ずるか否かを評価するステ
ップとを有することを特徴とする塗装における塗装タレ
の評価方法を提供する。
ける塗装タレの評価方法であって、特定の塗装面の塗料
膜厚を検出するステップと、上記特定の塗装面の傾き
と、検出された上記塗料膜厚とから、垂直面での塗装タ
レ限界を基準にしてタレが生ずるか否かを評価するステ
ップとを有することを特徴とする塗装における塗装タレ
の評価方法を提供する。
【0047】第2の発明は、特定の塗装面の塗料膜厚の
検出が、塗着効率を設定してシミュレーションにより行
われることを特徴とする、第1の発明にかかる塗装にお
ける塗装タレの評価方法を提供する。
検出が、塗着効率を設定してシミュレーションにより行
われることを特徴とする、第1の発明にかかる塗装にお
ける塗装タレの評価方法を提供する。
【0048】第3の発明は、タレが生じるか否かの評価
を、塗装変数を設定した上で該塗装変数に基づくシミュ
レーションにより行い、該評価を塗装ロボットの制御に
利用するようにしたことを特徴とする、第1又は第2の
発明にかかる塗装における塗装タレの評価方法を提供す
る。
を、塗装変数を設定した上で該塗装変数に基づくシミュ
レーションにより行い、該評価を塗装ロボットの制御に
利用するようにしたことを特徴とする、第1又は第2の
発明にかかる塗装における塗装タレの評価方法を提供す
る。
【0049】第4の発明は、塗装タレの評価の対象が車
両の塗装であることを特徴とする、第1〜第3の発明の
いずれか1つにかかる塗装における塗装タレの評価方法
を提供する。
両の塗装であることを特徴とする、第1〜第3の発明の
いずれか1つにかかる塗装における塗装タレの評価方法
を提供する。
【0050】第5の発明は、ワークに対して自動的に塗
装を行う塗装ロボットの塗装動作を制御する塗装制御装
置であって、塗装ロボットのワークに対する塗装軌跡を
設定する塗装軌跡設定手段と、塗装ロボットによる塗装
に関する既知の各種情報が入力されるデータ入力手段
と、塗装軌跡設定手段によって設定された塗装軌跡と、
データ入力手段に入力された各種情報とに基づいて、塗
装に関する各種制御変数を設定する制御変数設定手段
と、制御変数設定手段によって設定された各種制御変数
に基づいて塗装ロボットの塗装動作のシミュレーション
を行い、該シミュレーション結果に基づいて塗装ロボッ
トの適切な塗装動作プログラムを設定する塗装ロボット
シミュレーション手段と、塗装ロボットシミュレーショ
ン手段によって設定された塗装動作プログラムに従って
塗装ロボットの塗装動作を制御するロボット制御手段と
が設けられていることを特徴とする塗装制御装置を提供
する。
装を行う塗装ロボットの塗装動作を制御する塗装制御装
置であって、塗装ロボットのワークに対する塗装軌跡を
設定する塗装軌跡設定手段と、塗装ロボットによる塗装
に関する既知の各種情報が入力されるデータ入力手段
と、塗装軌跡設定手段によって設定された塗装軌跡と、
データ入力手段に入力された各種情報とに基づいて、塗
装に関する各種制御変数を設定する制御変数設定手段
と、制御変数設定手段によって設定された各種制御変数
に基づいて塗装ロボットの塗装動作のシミュレーション
を行い、該シミュレーション結果に基づいて塗装ロボッ
トの適切な塗装動作プログラムを設定する塗装ロボット
シミュレーション手段と、塗装ロボットシミュレーショ
ン手段によって設定された塗装動作プログラムに従って
塗装ロボットの塗装動作を制御するロボット制御手段と
が設けられていることを特徴とする塗装制御装置を提供
する。
【0051】第6の発明は、制御変数設定手段が、塗料
の塗着効率を算出した上で、該塗着効率に基づいて所定
の塗装面の塗料膜厚を検出するようになっていて、塗料
ロボットシミュレーション手段が、制御変数設定手段に
よって検出された塗料膜厚と、上記所定の塗装面の傾き
とに基づいて、垂直面での塗装タレ限界を基準にしてタ
レが生ずるか否かを評価し、該評価に基づいて塗装ロボ
ットの塗装動作のシミュレーションを行うようになって
いることを特徴とする請求項5記載の塗装制御装置を提
供する。
の塗着効率を算出した上で、該塗着効率に基づいて所定
の塗装面の塗料膜厚を検出するようになっていて、塗料
ロボットシミュレーション手段が、制御変数設定手段に
よって検出された塗料膜厚と、上記所定の塗装面の傾き
とに基づいて、垂直面での塗装タレ限界を基準にしてタ
レが生ずるか否かを評価し、該評価に基づいて塗装ロボ
ットの塗装動作のシミュレーションを行うようになって
いることを特徴とする請求項5記載の塗装制御装置を提
供する。
【0052】
【発明の作用及び効果】第1の発明によれば、被塗装面
に付着する塗料膜厚と、被塗装面の重力方向に対する傾
きとを求め、それらに基づき、垂直面での塗装タレ限界
を基準に、被塗装面に付着した塗料がタレるか否かが評
価される。このため、被塗装面が傾斜面であっても、塗
装タレを生じないように塗着条件を設定することが可能
となる。
に付着する塗料膜厚と、被塗装面の重力方向に対する傾
きとを求め、それらに基づき、垂直面での塗装タレ限界
を基準に、被塗装面に付着した塗料がタレるか否かが評
価される。このため、被塗装面が傾斜面であっても、塗
装タレを生じないように塗着条件を設定することが可能
となる。
【0053】第2の発明によれば、第1の発明と同様の
作用・効果が得られる。さらに、特定の塗装面の塗料膜
厚の検出が、塗着効率を設定してシミュレーションによ
り行われ、被塗装面の凹凸形状があっても、それらを考
慮した適正な塗料膜厚が検出される。このため、被塗装
面の凹凸形状があっても、それらを考慮した適正な塗料
膜厚を検出することができる。
作用・効果が得られる。さらに、特定の塗装面の塗料膜
厚の検出が、塗着効率を設定してシミュレーションによ
り行われ、被塗装面の凹凸形状があっても、それらを考
慮した適正な塗料膜厚が検出される。このため、被塗装
面の凹凸形状があっても、それらを考慮した適正な塗料
膜厚を検出することができる。
【0054】第3の発明によれば、第1又は第2の発明
と同様の作用・効果が得られる。さらに、タレが発生す
るか否かの評価が、制御変数に基づくシミュレーション
により行われ、さらに該評価に基づいて塗装ロボットの
制御が行われる。このため、タレが発生するか否かの評
価が容易かつ能率的となり、さらには塗装タレを発生さ
せることなくワークを塗装することが可能となる。
と同様の作用・効果が得られる。さらに、タレが発生す
るか否かの評価が、制御変数に基づくシミュレーション
により行われ、さらに該評価に基づいて塗装ロボットの
制御が行われる。このため、タレが発生するか否かの評
価が容易かつ能率的となり、さらには塗装タレを発生さ
せることなくワークを塗装することが可能となる。
【0055】第4の発明によれば、第1〜第3の発明の
いずれか1つと同様の作用・効果が得られる。さらに、
車両の塗装に際して塗装タレの評価が行われる。このた
め、塗装タレを発生させることなく車両を塗装すること
が可能となる。
いずれか1つと同様の作用・効果が得られる。さらに、
車両の塗装に際して塗装タレの評価が行われる。このた
め、塗装タレを発生させることなく車両を塗装すること
が可能となる。
【0056】第5の発明によれば、シミュレーションに
より塗装ロボットの適切な塗装動作プログラムを設定す
ることができる。このため、塗装ロボットのティーチン
グを容易かつ能率的に行うことができる。
より塗装ロボットの適切な塗装動作プログラムを設定す
ることができる。このため、塗装ロボットのティーチン
グを容易かつ能率的に行うことができる。
【0057】第6の発明によれば、第5の発明と同様の
作用・効果が得られる。さらに、塗装膜厚の検出と塗装
タレが発生するか否かの評価がシミュレーションによっ
て行われるので、塗装タレを生じないような塗着条件を
設定することが容易となる。
作用・効果が得られる。さらに、塗装膜厚の検出と塗装
タレが発生するか否かの評価がシミュレーションによっ
て行われるので、塗装タレを生じないような塗着条件を
設定することが容易となる。
【0058】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。本実施例においては、前述した図1〜図4に
示すものと同様の構成要素については同一の符号を用
い、その詳細な説明を省略する。なお、ロボット制御ユ
ニット40、CAD/CAM装置51、データ入力部5
5、制御変数設定部57及び塗装ロボットシミュレーシ
ョン装置61は、夫々、特許請求の範囲に記載された
「ロボット制御手段」、「塗装軌跡設定手段」、「データ入
力手段」、「制御変数設定手段」及び「塗装ロボットシミュ
レーション手段」に相当する。
説明する。本実施例においては、前述した図1〜図4に
示すものと同様の構成要素については同一の符号を用
い、その詳細な説明を省略する。なお、ロボット制御ユ
ニット40、CAD/CAM装置51、データ入力部5
5、制御変数設定部57及び塗装ロボットシミュレーシ
ョン装置61は、夫々、特許請求の範囲に記載された
「ロボット制御手段」、「塗装軌跡設定手段」、「データ入
力手段」、「制御変数設定手段」及び「塗装ロボットシミュ
レーション手段」に相当する。
【0059】まず、図5に示すフローチャートに従っ
て、本発明にかかる、計算機を用いたシミュレーション
による塗装のタレ/スケの自動評価方法ないしは塗装制
御方法の概要を説明する。図5に示すように、ステップ
#1では、ワークボディ(例えば、車両)に対する塗装ロ
ボットの塗装軌跡が作成(設定)される。これは、例えば
図8に示すようなロボット動作シミュレータを用い、C
RT上に塗装ロボット、ワークボディ等を写し出し、塗
装ロボットが塗装すべき塗装軌跡を作成(設定)する。な
お、一般に用いられているCAD/CAMシステムを用
いて塗装軌跡を作成してもよい。
て、本発明にかかる、計算機を用いたシミュレーション
による塗装のタレ/スケの自動評価方法ないしは塗装制
御方法の概要を説明する。図5に示すように、ステップ
#1では、ワークボディ(例えば、車両)に対する塗装ロ
ボットの塗装軌跡が作成(設定)される。これは、例えば
図8に示すようなロボット動作シミュレータを用い、C
RT上に塗装ロボット、ワークボディ等を写し出し、塗
装ロボットが塗装すべき塗装軌跡を作成(設定)する。な
お、一般に用いられているCAD/CAMシステムを用
いて塗装軌跡を作成してもよい。
【0060】ステップ#2では、ステップ#1で作成し
た塗装軌跡に、所定の塗装膜厚を得るための適切な塗装
条件を自動的に設定する。但し、この時点では塗料の付
着面の傾きによる塗料のタレ/スケまでは評価できな
い。ステップ#3では、塗装シミュレーションが行わ
れ、塗装膜厚が設定され、塗装膜厚残像が生成される。
すなわち、塗装条件が付加された塗装軌跡を用いて、シ
ミュレーションにより塗装ガンを動かし、ワーク(被塗
物)CADサーフェスモデルにシミュレーションによっ
て得られた塗装膜厚を設定する。
た塗装軌跡に、所定の塗装膜厚を得るための適切な塗装
条件を自動的に設定する。但し、この時点では塗料の付
着面の傾きによる塗料のタレ/スケまでは評価できな
い。ステップ#3では、塗装シミュレーションが行わ
れ、塗装膜厚が設定され、塗装膜厚残像が生成される。
すなわち、塗装条件が付加された塗装軌跡を用いて、シ
ミュレーションにより塗装ガンを動かし、ワーク(被塗
物)CADサーフェスモデルにシミュレーションによっ
て得られた塗装膜厚を設定する。
【0061】ステップ#4では、塗装面の傾きに伴う塗
装のタレ/スケの自動評価が行われる。すなわち、塗装
すべきワーク(被塗物)CADのサーフェスモデルに設定
した塗装膜厚の結果を用い、塗装面の傾きに伴う塗料の
タレ/スケの自動評価を行う。ステップ#5では、シミ
ュレーションにより作成したロボットのティーチングプ
ログラムを実機ロボットに移し、実機ロボットを動作
(作業)させる。かくして、タレあるいはスケを生じさせ
ることなく、自動的にワークボディを所定の膜厚で塗装
することができる。
装のタレ/スケの自動評価が行われる。すなわち、塗装
すべきワーク(被塗物)CADのサーフェスモデルに設定
した塗装膜厚の結果を用い、塗装面の傾きに伴う塗料の
タレ/スケの自動評価を行う。ステップ#5では、シミ
ュレーションにより作成したロボットのティーチングプ
ログラムを実機ロボットに移し、実機ロボットを動作
(作業)させる。かくして、タレあるいはスケを生じさせ
ることなく、自動的にワークボディを所定の膜厚で塗装
することができる。
【0062】以下、具体的な塗装のタレ/スケの自動評
価方法ないしは塗装制御方法を説明する。まず、前述し
た手法によって塗装軌跡が作成され、作成された塗装軌
跡に、目標塗料膜厚を得るための適切な塗装条件を自動
的に設定し、それから塗装条件が付加された塗装軌跡を
用いて、コンピュータによるシミュレーションで塗装ガ
ンを作動させて、ワーク(被塗装物)CADサーフェスモ
デルにシミュレーションにて得られた塗料膜厚を設定
し、塗料膜残像を作成する。
価方法ないしは塗装制御方法を説明する。まず、前述し
た手法によって塗装軌跡が作成され、作成された塗装軌
跡に、目標塗料膜厚を得るための適切な塗装条件を自動
的に設定し、それから塗装条件が付加された塗装軌跡を
用いて、コンピュータによるシミュレーションで塗装ガ
ンを作動させて、ワーク(被塗装物)CADサーフェスモ
デルにシミュレーションにて得られた塗料膜厚を設定
し、塗料膜残像を作成する。
【0063】図6に示すように、塗装面の傾きに伴う塗
料のスケ/タレの自動評価に用いるワーク(被塗装物)C
ADのサーフェスモデルは、縦M個、横N個の合計M×
N個の点の3次元座標(X,Y,Z)を設定し、この点を補
間線あるいは直線でパッチ状に結ぶものと定義する。一
例として、縦M=8個、横N=6個の例を図7に示す。
図7においては、縦M=8個、横N=6個の点を、それ
ぞれ格子状に結び、さらに格子の対角線を結ぶ。
料のスケ/タレの自動評価に用いるワーク(被塗装物)C
ADのサーフェスモデルは、縦M個、横N個の合計M×
N個の点の3次元座標(X,Y,Z)を設定し、この点を補
間線あるいは直線でパッチ状に結ぶものと定義する。一
例として、縦M=8個、横N=6個の例を図7に示す。
図7においては、縦M=8個、横N=6個の点を、それ
ぞれ格子状に結び、さらに格子の対角線を結ぶ。
【0064】そのようなサーフェスモデルで表現した自
動車のボディー、ロボット、制御盤の一例を図8に示
す。自動車81のボディー82のボンネット83、ルー
フ84、フロア85等のパッチ状の部分がCADのサー
フェスモデルである。尚、その他の部分は、スプライン
モデル、線モデル、また、ロボットについてはソリッド
モデル等を用いている。
動車のボディー、ロボット、制御盤の一例を図8に示
す。自動車81のボディー82のボンネット83、ルー
フ84、フロア85等のパッチ状の部分がCADのサー
フェスモデルである。尚、その他の部分は、スプライン
モデル、線モデル、また、ロボットについてはソリッド
モデル等を用いている。
【0065】コンピュータ・シミュレーションによるC
ADのサーフェスモデルへの塗料膜残像の作り方は、次
の通りである(図9参照)。
ADのサーフェスモデルへの塗料膜残像の作り方は、次
の通りである(図9参照)。
【0066】塗装条件設定過程において、前述の如く
設定された各種塗装条件を塗装ロボットシミュレーショ
ン装置61にセットする。
設定された各種塗装条件を塗装ロボットシミュレーショ
ン装置61にセットする。
【0067】有効なガン/ワーク間距離LGLIMを高さ
とし、有効な縦塗装パターン幅Bv、有効な横塗装パタ
ーン幅Bhで囲まれる長方形を底面とした塗装パターン
角錐を設定する。
とし、有効な縦塗装パターン幅Bv、有効な横塗装パタ
ーン幅Bhで囲まれる長方形を底面とした塗装パターン
角錐を設定する。
【0068】設定された塗装パターン角錐に交わる被
塗装物ワークのCADのサーフェスモデルのパッチを抜
き出す。
塗装物ワークのCADのサーフェスモデルのパッチを抜
き出す。
【0069】抜き出したパッチ全てに対し、パッチご
とに以下の処理を行う。但し、ここでは、説明が複雑に
なるのを回避するために、点(m,n)、(m,n+1)、
(m+1,n)、(m+1,n+1)で囲まれる1パッチに対
する処理に限定して説明する。
とに以下の処理を行う。但し、ここでは、説明が複雑に
なるのを回避するために、点(m,n)、(m,n+1)、
(m+1,n)、(m+1,n+1)で囲まれる1パッチに対
する処理に限定して説明する。
【0070】(i) 1パッチの点(m,n)、(m,n+1)、
(m+1,n+1)の3点で囲まれる三角形の面Suf1(塗
装面)の重心点P1を求める。
(m+1,n+1)の3点で囲まれる三角形の面Suf1(塗
装面)の重心点P1を求める。
【0071】(ii) 塗装ガン20の先端部20aと重心点
P1の距離LG1を求める。
P1の距離LG1を求める。
【0072】(iii) 有効なガン/ワーク間距離LGLIMと
距離LG1とを比較し、LGLIM >LG1のときには、面Su
f1には塗料が付着しないものとし、(xiii)の処理に進
む。
距離LG1とを比較し、LGLIM >LG1のときには、面Su
f1には塗料が付着しないものとし、(xiii)の処理に進
む。
【0073】(iv) 面Suf1の法線ベクトルP1を求め
る。
る。
【0074】(v) ガンベクトルGと法線ベクトルP1の
なす角度θGPを求め、それを塗装ガン20に対する被塗
装面の傾きとする。
なす角度θGPを求め、それを塗装ガン20に対する被塗
装面の傾きとする。
【0075】(vi) 塗装ガン20の先端部20aから塗料
が吐出量Qpで塗装パターン角錐の中に均一に霧化分布
されるとしたとき、塗装パターン角錐の高さが距離LG1
に当たる。断面SufLG(点P1を含む)を単位時間当たり
に通過する塗料の量Qpass'を求める(図10参照)。そ
して、さらに、断面SufLG の面積を求め、Qpass'を単
位時間・単位面積当たりに通過する塗料の量Qpassに変
換する。
が吐出量Qpで塗装パターン角錐の中に均一に霧化分布
されるとしたとき、塗装パターン角錐の高さが距離LG1
に当たる。断面SufLG(点P1を含む)を単位時間当たり
に通過する塗料の量Qpass'を求める(図10参照)。そ
して、さらに、断面SufLG の面積を求め、Qpass'を単
位時間・単位面積当たりに通過する塗料の量Qpassに変
換する。
【0076】(vii) 上記塗装パターン角錐の高さが距離
LG1に当たる断面が、面SufLGを通過する時間Tpassを
求める。尚、Tpassは重心点P1が断面SufLGに交差す
る断面の端P1から端P2までの距離を、ガン速度Vpで
通過する時間で代用する(図11参照)。また、ガン速度
Vpが0で、塗装ガンを一定時間停止して塗装する場合
は、その時間をTpassとする。
LG1に当たる断面が、面SufLGを通過する時間Tpassを
求める。尚、Tpassは重心点P1が断面SufLGに交差す
る断面の端P1から端P2までの距離を、ガン速度Vpで
通過する時間で代用する(図11参照)。また、ガン速度
Vpが0で、塗装ガンを一定時間停止して塗装する場合
は、その時間をTpassとする。
【0077】(viii) QpassとTpassを用いて断面SufL
Gに供給される塗料の量QSufLG(=Qpass×Tpass)を求
める。
Gに供給される塗料の量QSufLG(=Qpass×Tpass)を求
める。
【0078】(ix) 塗料塗着効率ηpと塗装ガン20に対
する被塗装面の傾きθGPを用い、断面SufLGに供給され
た塗料QSufLGが被塗装面Suf1に付着する塗料の量QSu
f1を求める。
する被塗装面の傾きθGPを用い、断面SufLGに供給され
た塗料QSufLGが被塗装面Suf1に付着する塗料の量QSu
f1を求める。
【0079】QSuf1 =ηp・cos θGP・QSufLG 尚、ガン/ワーク間距離(代表値)、塗装静電圧力、塗装
霧化圧力等を説明変数とし、重回帰式を用いて計算され
た塗料塗着効率ηpは、ガン/ワーク間距離に当たる塗
装ガン20の先端部20aと重心点P1との距離LG1を用
いて修正する方法もある。
霧化圧力等を説明変数とし、重回帰式を用いて計算され
た塗料塗着効率ηpは、ガン/ワーク間距離に当たる塗
装ガン20の先端部20aと重心点P1との距離LG1を用
いて修正する方法もある。
【0080】(x) 塗装面Suf1の面積Asuf1を求める。
【0081】(xi) 塗料の体積収縮率Nv、塗料の液体比
重γw、塗料の乾燥比重γd及び塗装面Suf1の面積Asuf
1を用い、塗装面Suf1に付着した塗料Qsuf1が乾燥した
ときに、塗装面Suf1上に形成される塗料膜厚μPAを求
める。
重γw、塗料の乾燥比重γd及び塗装面Suf1の面積Asuf
1を用い、塗装面Suf1に付着した塗料Qsuf1が乾燥した
ときに、塗装面Suf1上に形成される塗料膜厚μPAを求
める。
【0082】μPA =γw・QSuf1・Nv /γd・Asuf1 (xii) CRTに写し出された被塗装面Suf1 を、塗料膜
厚μPA に対応する色付け等を行うことにより、塗料膜
残像を作成する。
厚μPA に対応する色付け等を行うことにより、塗料膜
残像を作成する。
【0083】(xiii) 1パッチの点(m,n),(m,n+
1),(m+1,n+1)の3点で囲まれる三角形の面Suf2
についても、(i)〜(xii) までと同様な処理を行い、塗
料膜残像を作成する。
1),(m+1,n+1)の3点で囲まれる三角形の面Suf2
についても、(i)〜(xii) までと同様な処理を行い、塗
料膜残像を作成する。
【0084】このような一連の処理(i)〜(xiii)によ
り、(m,n),(m,n+1),(m+1,n),(m+1,n+
1)で囲まれる1パッチに対する塗料膜残像が作成され
る。
り、(m,n),(m,n+1),(m+1,n),(m+1,n+
1)で囲まれる1パッチに対する塗料膜残像が作成され
る。
【0085】ここで、CADシミュレーションによる塗
装の様子について説明する。CAD機能を用いて、図1
2に示すように、塗装ガン20と塗装パターンを作成
し、塗装ポイント1〜N(図面ではT1 〜T2)を連結し
た塗装軌跡に沿って、設定されたガン速度Vで操作す
る。このときの塗装ポイントにおける塗装ガン20の位
置(座標)と姿勢(向き)は、塗装軌跡の作成過程におい
て、人間系あるいはコンピュータ系で自動的に作成され
たものであり、塗装ポイント1〜Nにおける座標(X,
Y,Z)と、塗装ガン20の向きを表すベクトル等で設定
されている。尚、塗装軌跡は、図12に示すように塗装
ポイントと塗装ポイントの間を直線(直線補間)でつな
いだり、3点の塗装ポイントを用いて円弧(円弧補間)
でつないだりすることによって作成する。
装の様子について説明する。CAD機能を用いて、図1
2に示すように、塗装ガン20と塗装パターンを作成
し、塗装ポイント1〜N(図面ではT1 〜T2)を連結し
た塗装軌跡に沿って、設定されたガン速度Vで操作す
る。このときの塗装ポイントにおける塗装ガン20の位
置(座標)と姿勢(向き)は、塗装軌跡の作成過程におい
て、人間系あるいはコンピュータ系で自動的に作成され
たものであり、塗装ポイント1〜Nにおける座標(X,
Y,Z)と、塗装ガン20の向きを表すベクトル等で設定
されている。尚、塗装軌跡は、図12に示すように塗装
ポイントと塗装ポイントの間を直線(直線補間)でつな
いだり、3点の塗装ポイントを用いて円弧(円弧補間)
でつないだりすることによって作成する。
【0086】図13は、上記塗装ガン20の動きに対
し、ワーク(被塗装物)CADのサーフェスモデルを写し
出したものである。このサーフェスモデルを、前述した
方法で、シミュレーションにて塗装し、サーフェスモデ
ルの各パッチごとに塗料膜厚を付けていくことになる。
し、ワーク(被塗装物)CADのサーフェスモデルを写し
出したものである。このサーフェスモデルを、前述した
方法で、シミュレーションにて塗装し、サーフェスモデ
ルの各パッチごとに塗料膜厚を付けていくことになる。
【0087】続いて、塗料の縦面タレ限界膜厚が与えら
れるときの任意の角度におけるタレ限界膜厚の関係につ
いて説明する。
れるときの任意の角度におけるタレ限界膜厚の関係につ
いて説明する。
【0088】予め設定する、塗料の特性(例えば塗料乾
燥時の重量減少率、塗料の液体比重等)に関するデータ
ベースには、特性の1つとして、被塗装物の被塗装面を
縦方向(重力方向に平行)にして塗料を塗装ガン20から
吹いたとき、塗料がタレ始める限界の膜厚(安全率を考
慮)である、縦面タレ限界膜厚μMAX1が設定されている
ものとする。
燥時の重量減少率、塗料の液体比重等)に関するデータ
ベースには、特性の1つとして、被塗装物の被塗装面を
縦方向(重力方向に平行)にして塗料を塗装ガン20から
吹いたとき、塗料がタレ始める限界の膜厚(安全率を考
慮)である、縦面タレ限界膜厚μMAX1が設定されている
ものとする。
【0089】一般には、塗料は流体力学上の流体の分類
において 『チクソロピック流体 (塑性流体)』なる性
質を有する。これは、塗料が被塗装面に接する単位面積
当たりに作用する静止摩擦抵抗のような特性があり、流
れが静止している塗料は、静止摩擦抵抗を越える力(圧
力、重力等)が作用しなければ、塗料に流れが生じない
という特性である。このため、塗料は長時間に亘り、縦
方向の被塗装面に一定の膜厚を確保できる。
において 『チクソロピック流体 (塑性流体)』なる性
質を有する。これは、塗料が被塗装面に接する単位面積
当たりに作用する静止摩擦抵抗のような特性があり、流
れが静止している塗料は、静止摩擦抵抗を越える力(圧
力、重力等)が作用しなければ、塗料に流れが生じない
という特性である。このため、塗料は長時間に亘り、縦
方向の被塗装面に一定の膜厚を確保できる。
【0090】これを塗料の単位面積当たりに作用する静
止摩擦抵抗をτstat(単位はkgf/m2)としたとき、縦面
タレ限界膜厚μMAX1と重力gとの関係は次のようになる
(図14参照)。
止摩擦抵抗をτstat(単位はkgf/m2)としたとき、縦面
タレ限界膜厚μMAX1と重力gとの関係は次のようになる
(図14参照)。
【0091】塗料が単位面積Aoの垂直な塗布面に対
し、縦面タレ限界膜厚μMAX1だけ付着したときの被塗装
面に作用する力Fと静止摩擦抵抗τstatの関係は、 F=τstat・Ao=γw・μMAX1・Ao となる。
し、縦面タレ限界膜厚μMAX1だけ付着したときの被塗装
面に作用する力Fと静止摩擦抵抗τstatの関係は、 F=τstat・Ao=γw・μMAX1・Ao となる。
【0092】この力Fが塗料がタレ出す限界の作用力に
なる。
なる。
【0093】次いで、塗布面が傾斜している場合につい
て検討する。
て検討する。
【0094】塗布面の傾きは重力のベクトルgと面法線
ベクトルPのなす角度θgpで表わす(塗布面は、θgp=
90°のとき縦面となり、θgp=0°のとき横面とな
る。また、θgpの範囲は、0°≦θgp≦90°とし、9
0°≦θgp≦180°の値をとるときは、90°引
く)。
ベクトルPのなす角度θgpで表わす(塗布面は、θgp=
90°のとき縦面となり、θgp=0°のとき横面とな
る。また、θgpの範囲は、0°≦θgp≦90°とし、9
0°≦θgp≦180°の値をとるときは、90°引
く)。
【0095】このとき傾きθgpを持った単位面積Aoの
塗布面において塗料がタレ出す限界の膜厚μMAX2の関係
は、 F=τstat・Ao=γw・μMAX2・Ao・sinθgp となる。
塗布面において塗料がタレ出す限界の膜厚μMAX2の関係
は、 F=τstat・Ao=γw・μMAX2・Ao・sinθgp となる。
【0096】従って、縦面タレ限界膜厚μMAX1と傾きθ
gpを持った塗布面におけるタレ限界の膜厚μMAX2の関係
は、 F=γw・μMAX1・Ao=γw・μMAX2・Ao・sinθgp
(=τstat・Ao) となり、膜厚μMAX2を塗布面の傾きθgpと縦面タレ限界
膜厚μMAX1で表わすと、 μMAX2=μMAX1/sinθgp となる。但し、理論上、θgp=0°のとき(被塗装面が
横)、膜厚は無限大となる。
gpを持った塗布面におけるタレ限界の膜厚μMAX2の関係
は、 F=γw・μMAX1・Ao=γw・μMAX2・Ao・sinθgp
(=τstat・Ao) となり、膜厚μMAX2を塗布面の傾きθgpと縦面タレ限界
膜厚μMAX1で表わすと、 μMAX2=μMAX1/sinθgp となる。但し、理論上、θgp=0°のとき(被塗装面が
横)、膜厚は無限大となる。
【0097】尚、傾斜面における塗料のタレ限界膜厚を
評価する式は、ここで示した以外にも、塗料の表面張力
を加味した方法等があるが、ここでは代表的な評価の式
を示した。
評価する式は、ここで示した以外にも、塗料の表面張力
を加味した方法等があるが、ここでは代表的な評価の式
を示した。
【0098】それから、サーフェスモデルに作成した塗
料膜残像を用いて、被塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/
スケの自動評価について説明する。
料膜残像を用いて、被塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/
スケの自動評価について説明する。
【0099】予め設定された、塗料の特性に関するデー
タベースには、塗料毎の、縦面タレ限界膜厚μMAX1と、
スケ限界膜厚μMAX3(被塗装物に吹いたときに下地が透
けて見える限界膜厚)が設定されているものとする。
タベースには、塗料毎の、縦面タレ限界膜厚μMAX1と、
スケ限界膜厚μMAX3(被塗装物に吹いたときに下地が透
けて見える限界膜厚)が設定されているものとする。
【0100】前述したところの、塗装すべきワーク(被
塗装物)CADのサーフェスモデルの各パッチ毎に設定
した塗料膜厚の結果を用い、以下の処理を行うことによ
り、被塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/スケの自動評価
を行う。
塗装物)CADのサーフェスモデルの各パッチ毎に設定
した塗料膜厚の結果を用い、以下の処理を行うことによ
り、被塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/スケの自動評価
を行う。
【0101】以下、被塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/
スケの自動評価処理の一例について説明する(図15参
照)。
スケの自動評価処理の一例について説明する(図15参
照)。
【0102】(1) ワーク(被塗装物)CADサーフェスモ
デルの塗装に用いた塗料を指定し、この塗料の縦面タレ
限界膜厚μMAX1とスケ限界膜厚μMAX3とをセットする。
デルの塗装に用いた塗料を指定し、この塗料の縦面タレ
限界膜厚μMAX1とスケ限界膜厚μMAX3とをセットする。
【0103】(2) サーフェスモデルのパッチ全てに対
し、パッチ毎に以下の処理を行う。但し、ここでは、説
明を簡単にするために、点(m,n),(m,n+1),(m+
1,n+1)の3点で囲まれる1パッチに対する処理に限
定して説明する。
し、パッチ毎に以下の処理を行う。但し、ここでは、説
明を簡単にするために、点(m,n),(m,n+1),(m+
1,n+1)の3点で囲まれる1パッチに対する処理に限
定して説明する。
【0104】1パッチの点(m,n),(m,n+1),(m
+1,n+1)の3点で囲まれる三角形のSuf1に付着し
た塗料の膜厚μSuf1をセットする。
+1,n+1)の3点で囲まれる三角形のSuf1に付着し
た塗料の膜厚μSuf1をセットする。
【0105】膜厚μSuf1と、スケ限界膜厚μMAX3とを
比較し、 μSuf1 <μMAX3 のとき、面Suf1がスケが発生するものと評価し、の
評価に進む。
比較し、 μSuf1 <μMAX3 のとき、面Suf1がスケが発生するものと評価し、の
評価に進む。
【0106】面Suf1の法線ベクトルP1を求める。
【0107】重力のベクトルgと法線ベクトルP1のな
す角度θgp1を求め、重力方向に対する塗布面の傾きと
する。このとき、角度θgp1はベクトルの内積等を用い
て割り出すが、0°≦θgp1 ≦180°の値をとり得
る。ここで割り出されたθgp1が90°≦θgp1 ≦18
0°のときは、90°引くものとする。
す角度θgp1を求め、重力方向に対する塗布面の傾きと
する。このとき、角度θgp1はベクトルの内積等を用い
て割り出すが、0°≦θgp1 ≦180°の値をとり得
る。ここで割り出されたθgp1が90°≦θgp1 ≦18
0°のときは、90°引くものとする。
【0108】縦面タレ限界膜厚μMAX1を用い、被塗装
面が重力方向に対し、角度θgp1傾いたときの塗料がタ
レ出す限界の膜厚μMAX2を、前述した手法にて求める。
面が重力方向に対し、角度θgp1傾いたときの塗料がタ
レ出す限界の膜厚μMAX2を、前述した手法にて求める。
【0109】膜厚μSuf1と、傾いたときの塗料がタレ
出す限界の膜厚μMAX2を比較し、 μSuf1 >μMAX2 のとき、面Suf1はタレが発生するものと評価する。
出す限界の膜厚μMAX2を比較し、 μSuf1 >μMAX2 のとき、面Suf1はタレが発生するものと評価する。
【0110】1パッチの点(m,n),(m+1,n),(m
+1,n+1)の3点で囲まれる三角形のSuf2につい
て、〜までと同様な処理を行う。
+1,n+1)の3点で囲まれる三角形のSuf2につい
て、〜までと同様な処理を行う。
【0111】この〜の一連の処理により、点(m,
n),(m+1,n),(m,n+1),(m+1,n+1)で囲ま
れる1パッチに対する塗料のタレ/スケが評価できる。
ここで、タレの評価を行う場合、膜厚μSuf1は塗料乾燥
時の重量減少率で逆算して塗料が乾燥する前の液体のと
きの膜厚で扱う。
n),(m+1,n),(m,n+1),(m+1,n+1)で囲ま
れる1パッチに対する塗料のタレ/スケが評価できる。
ここで、タレの評価を行う場合、膜厚μSuf1は塗料乾燥
時の重量減少率で逆算して塗料が乾燥する前の液体のと
きの膜厚で扱う。
【0112】尚、塗料のタレ/スケが生じたパッチ(面
Suf1/Suf2)については、CRTに写し出された面Su
f1/Suf2をタレ/スケに対応する色付け等を行うこと
により、警告あるいは処理の停止を行う。
Suf1/Suf2)については、CRTに写し出された面Su
f1/Suf2をタレ/スケに対応する色付け等を行うこと
により、警告あるいは処理の停止を行う。
【0113】そして、塗料のタレ/スケのない場合は、
前述した場合と同様に、シミュレーションにて作成した
ロボットのティーチングプログラムを実機ロボットに移
し、実機ロボットを動作(作業)させる。
前述した場合と同様に、シミュレーションにて作成した
ロボットのティーチングプログラムを実機ロボットに移
し、実機ロボットを動作(作業)させる。
【図1】 塗装ロボットの構成の一例を示す概略構成図
である。
である。
【図2】 ティーチング・システムを示すブロックダイ
ヤグラムである。
ヤグラムである。
【図3】 塗装ガンの移動軌跡を示す説明図である。
【図4】 塗装ロボットの制御変数の設定方法の一例の
説明図である。
説明図である。
【図5】 タレ/スケの自動評価方法を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図6】 ワークCADサーフェスモデルの一例を示す
図である。
図である。
【図7】 塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/スケの自動
評価に用いるワーク(被塗装物)CADのサーフェスの一
例を示す図である。
評価に用いるワーク(被塗装物)CADのサーフェスの一
例を示す図である。
【図8】 CADのサーフェスモデルで実現した物体の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図9】 シミュレーションによるCADのサーフェス
モデルへの塗装残像の作り方の説明図である。
モデルへの塗装残像の作り方の説明図である。
【図10】 断面SufLGとQpass'についての説明図で
ある。
ある。
【図11】 Tpassについての説明図である。
【図12】 CADシミュレーションによる塗装の様子
の説明図である。
の説明図である。
【図13】 CADシミュレーションによる塗装の様子
の説明図である。
の説明図である。
【図14】 塗料の縦面タレ限界膜厚の説明図である。
【図15】 サーフェスモデルに作成した塗料膜残像を
用いて塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/スケの自動評価
の説明図である。
用いて塗装面の傾きに伴う塗料のタレ/スケの自動評価
の説明図である。
10…塗装ロボット 20…塗装ガン 40…ロボット制御ユニット 51…CAD/CAM装置 55…データ入力部 57…制御変数設定部 61…塗装ロボットシミュレーション装置
Claims (6)
- 【請求項1】 塗装における塗装タレの評価方法であっ
て、 特定の塗装面の塗料膜厚を検出するステップと、 上記特定の塗装面の傾きと、検出された上記塗料膜厚と
から、垂直面での塗装タレ限界を基準にしてタレが生ず
るか否かを評価するステップとを有することを特徴とす
る塗装における塗装タレの評価方法。 - 【請求項2】 特定の塗装面の塗料膜厚の検出が、塗着
効率を設定してシミュレーションにより行われることを
特徴とする請求項1記載の塗装における塗装タレの評価
方法。 - 【請求項3】 タレが生じるか否かの評価を、塗装変数
を設定した上で該塗装変数に基づくシミュレーションに
より行い、該評価を塗装ロボットの制御に利用するよう
にしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の塗
装における塗装タレの評価方法。 - 【請求項4】 塗装タレの評価の対象が車両の塗装であ
ることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つ
に記載の塗装における塗装タレの評価方法。 - 【請求項5】 ワークに対して自動的に塗装を行う塗装
ロボットの塗装動作を制御する塗装制御装置であって、 塗装ロボットのワークに対する塗装軌跡を設定する塗装
軌跡設定手段と、 塗装ロボットによる塗装に関する既知の各種情報が入力
されるデータ入力手段と、 塗装軌跡設定手段によって設定された塗装軌跡と、デー
タ入力手段に入力された各種情報とに基づいて、塗装に
関する各種制御変数を設定する制御変数設定手段と、 制御変数設定手段によって設定された各種制御変数に基
づいて塗装ロボットの塗装動作のシミュレーションを行
い、該シミュレーション結果に基づいて塗装ロボットの
適切な塗装動作プログラムを設定する塗装ロボットシミ
ュレーション手段と、 塗装ロボットシミュレーション手段によって設定された
塗装動作プログラムに従って塗装ロボットの塗装動作を
制御するロボット制御手段とが設けられていることを特
徴とする塗装制御装置。 - 【請求項6】 制御変数設定手段が、塗料の塗着効率を
算出した上で、該塗着効率に基づいて所定の塗装面の塗
料膜厚を検出するようになっていて、 塗料ロボットシミュレーション手段が、制御変数設定手
段によって検出された塗料膜厚と、上記所定の塗装面の
傾きとに基づいて、垂直面での塗装タレ限界を基準にし
てタレが生ずるか否かを評価し、該評価に基づいて塗装
ロボットの塗装動作のシミュレーションを行うようにな
っていることを特徴とする請求項5記載の塗装制御装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09134494A JP3448951B2 (ja) | 1993-08-25 | 1994-04-28 | 塗装における塗装タレの評価方法及び塗装制御装置 |
US08/293,617 US5521477A (en) | 1993-08-25 | 1994-08-22 | Evaluation method of coating sag and coating control system utilizing said method |
KR1019940021286A KR100319650B1 (ko) | 1993-08-25 | 1994-08-25 | 도장에있어서의도장의흘러내림의평가방법및도장제어장치 |
DE4430234A DE4430234A1 (de) | 1993-08-25 | 1994-08-25 | Verfahren zur Feststellung von Gardinenbildung bei Beschichtungen sowie Beschichtungssystem mit Anwendung des genannten Verfahrens |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21013293 | 1993-08-25 | ||
JP5-210132 | 1993-08-25 | ||
JP09134494A JP3448951B2 (ja) | 1993-08-25 | 1994-04-28 | 塗装における塗装タレの評価方法及び塗装制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07112148A true JPH07112148A (ja) | 1995-05-02 |
JP3448951B2 JP3448951B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=26432796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09134494A Expired - Fee Related JP3448951B2 (ja) | 1993-08-25 | 1994-04-28 | 塗装における塗装タレの評価方法及び塗装制御装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5521477A (ja) |
JP (1) | JP3448951B2 (ja) |
KR (1) | KR100319650B1 (ja) |
DE (1) | DE4430234A1 (ja) |
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