(57)【要約】【課題】塗装装置で複数のワーク毎に塗装を実施するにあたり、各ワークを搬送する搬送ロボットを干渉を発生させないように制御する。【解決手段】ワーク受取場から塗装ブースへの投入動作、塗装中の支持動作、塗装後の塗装ブースからワーク引渡場への送出動作、及び、ワーク引渡場からワーク受取場への復帰動作からなる一連の動作を遂行する複数の搬送ロボット（例えばＦｒ，Ｒｒ）と、各搬送ロボットの前記一連の動作を各動作シーケンスに従って制御する制御装置とを備える。各動作シーケンスは、ワーク受取場またはワーク引渡場において搬送ロボットとこの搬送ロボットに搬送されないワークとの干渉を防止する第１制御条件、及び、共にワークを保持した搬送ロボット同士の交差に起因する干渉を防止する第２制御条件を満たす位相ずれ関係を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク搬送方向にワーク受取場、塗装ブース及びワーク引渡場がこの順に配置され、ｎ（ｎは２以上の整数）個のワークからなる一群のワークごとに塗装処理を順次実行する塗装装置において、
ｎ個のワークを個別的に搬送するｎ個の搬送ロボットであって、未塗装のワークをワーク受取場から塗装ブースへ投入する投入動作、塗装中のワークを塗装ブースで支持する支持動作、塗装済のワークを塗装ブースからワーク引渡場へ送出する送出動作、及び、ワーク引渡場からワーク受取場へ復帰する復帰動作からなる一連の動作を遂行するｎ個の搬送ロボットと、
並列的に実行されるｎ個の動作シーケンスに従って、ｎ個の搬送ロボットの前記一連の動作を制御する制御装置と、
を備え、
ｎ個の搬送ロボットは、投入動作中、支持動作中又は送出動作中の搬送ロボットと、復帰動作中のロボットとが干渉を起こさずに交差する機能を備え、
ｎ個の動作シーケンスは、ワーク受取場またはワーク引渡場において搬送ロボットとこの搬送ロボットに搬送されないワークとの干渉を防止する第１制御条件、及び、共にワークを保持した搬送ロボット同士の交差に起因する干渉を防止する第２制御条件を満たす位相ずれ関係を有する、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗装装置であって、
ワーク受取場においては、未塗装のワークがワーク搬送方向に並んで配置され、
ｎ個の動作シーケンスは、ワーク受取場において未塗装のワークがワーク搬送方向の下流側から順番に取り出されるよう設定され、
これにより第１制御条件が満足される、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の塗装装置であって、
ワーク引渡場においては、塗装済のワークがワーク搬送方向に並んで配置され、
ｎ個の動作シーケンスは、ワーク引渡場において塗装済のワークがワーク搬送方向の下流側から順番に置かれるよう設定され、
これにより第１制御条件が満足される、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項４】
請求項１に記載の塗装装置であって、
ｎ個の動作シーケンスは、塗装ブースにおいて、投入されるｎ個の未塗装のワークがワーク搬送方向の下流側から順次配置され、かつ、ｎ個の塗装済のワークがワーク搬送方向の下流側から順次送出されるよう設定され、
これにより第２制御条件が満足される、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項５】
請求項１に記載の塗装装置であって、
ｎ個の動作シーケンスは、ｎ個の搬送ロボットの相互間で投入動作中又は送出動作中の搬送ロボットと支持動作中の搬送ロボットとが交差しない位相ずれ関係を有し、
これにより第２制御条件が満足される、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項６】
請求項１に記載の塗装装置であって、
ｉ（ｉは整数）番目の一群のワークにおける最後のワークの送出動作が開始された以降に、ｉ＋１番目の一群のワークにおける最初のワークの支持動作が開始される、ことを特徴とする塗装装置。
【請求項７】
請求項１に記載の塗装装置を用いて、塗装された複数のワークを製造する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対し次々と塗装を行うための技術、特に、ワークをロボットを使って搬送するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造工場においては、しばしば、ラインを流れるワークに対し塗装を行う処理が行われる。例えば、自動車工場では、バンパーの塗装が塗装ブースにおいて実施される。
【０００３】
下記特許文献１には、バンパーを搬送する台車が急発進しないように、台車が通るガイドレールを下流側に向かって前上がりに傾斜させた技術が開示されている。また、下記特許文献２には、バンパーを塗装する近接配置された二つの塗装ロボットが干渉しないように、一方のロボットにのみ水平方向の運動機能をもたせる技術が開示されている。しかし、これらの文献には、各搬送ロボット間の動作の位相ずれを設けることについての記載はなされていない。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−４９０６０号公報
【特許文献２】特開平５−２００３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
塗装ブース内においては、複数のワークに対する塗装を並行して実施できることが効率化の観点から望ましい。しかし、並行して塗装される複数のワーク（この単位を一群のワークと呼ぶ）、例えばフロントバンパーとリアバンパーを一つの搬送ロボットで同時に搬送しようとすると、一般にワークの姿勢制御が困難となってしまう。また、フロントバンパーとリアバンパーを別々の搬送ロボットで保持し搬送するようにした場合には、従来の一般的態様の下では、前後工程とワークを授受する際に干渉が発生してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、塗装ブース内において、一群をなす各ワークに対する塗装を少なくともほぼ同時期に実施できるように、搬送ロボットを用いたワーク搬送技術を確立することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、一群をなす複数のワークを別々の搬送ロボットを用いて搬送する際に、前工程または後工程との授受場所において干渉を発生させないことにある。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、搬送タイミングの違いにより時間をロスすることなく、塗装ブース内で一群をなす複数のワークに対する塗装を実施することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の塗装装置は、ワーク搬送方向にワーク受取場、塗装ブース及びワーク引渡場がこの順に配置され、ｎ（ｎは２以上の整数）個のワークからなる一群のワークごとに塗装処理を順次実行する塗装装置において、ｎ個のワークを個別的に搬送するｎ個の搬送ロボットであって、未塗装のワークをワーク受取場から塗装ブースへ投入する投入動作、塗装中のワークを塗装ブースで支持する支持動作、塗装済のワークを塗装ブースからワーク引渡場へ送出する送出動作、及び、ワーク引渡場からワーク受取場へ復帰する復帰動作からなる一連の動作を遂行するｎ個の搬送ロボットと、並列的に実行されるｎ個の動作シーケンスに従って、ｎ個の搬送ロボットの前記一連の動作を制御する制御装置と、を備え、ｎ個の搬送ロボットは、投入動作中、支持動作中又は送出動作中の搬送ロボットと、復帰動作中のロボットとが干渉を起こさずに交差する機能を備え、ｎ個の動作シーケンスは、ワーク受取場またはワーク引渡場において搬送ロボットとこの搬送ロボットに搬送されないワークとの干渉を防止する第１制御条件、及び、共にワークを保持した搬送ロボット同士の交差に起因する干渉を防止する第２制御条件を満たす位相ずれ関係を有する。
【００１０】
この塗装装置は、被塗装物であるワークに対し塗装を行う装置であり、ｎ個のワークからなる一群のワークを単位として塗装処理を順次実施する。塗装装置には、前工程等からワークを受け取る場所であるワーク受取場、ワークに対し塗装を行う場所である塗装ブース、及び、ワークを後工程等に引き渡す場所であるワーク引渡場が設けられており、ワークはこの順にこの方向に塗装装置内を搬送される。ｎ個の搬送ロボットは、一群のワークであるｎ個の各ワークの搬送を行うために設けられている。具体的には、搬送ロボットは、投入動作、支持動作、送出動作、及び、復帰動作からなる一連の動作を繰り返し実施する。
【００１１】
ｎ個の搬送ロボットのうちの任意の二つの搬送ロボットは、少なくとも一方がワークを支持または搬送していない場合に、搬送ロボット間または搬送ロボットとワーク間で干渉（衝突）を起こすことなく交差することができる。つまり、投入動作中、支持動作中又は送出動作中の搬送ロボットと、復帰動作中のロボットとは干渉を起こさずに交差する機能を備える。この機能は、次に述べる制御装置による搬送ロボットの姿勢制御に基づいて実現されてもよいし、特に姿勢制御を行わなくても交差できるように搬送ロボットを設計することで実現されてもよい。
【００１２】
塗装装置には、制御装置が設けられている。制御装置は、塗装ブース付近に設置されていてもよいし、有線または無線により接続された遠隔地に設置されていてもよい。制御装置は、例えば演算機能を有するハードウエアと、その動作を規定するプログラム（ソフトウエア）によって構成され、搬送ロボット等の制御対象に指令信号を送信することで制御を実現する。この制御装置は、少なくともｎ個の搬送ロボットの一連の動作を制御するために設けられており、並列的に実行されるｎ個の動作シーケンスに従ってその制御を行う。ｎ個の動作シーケンスは、対応するｎ個の搬送ロボットが一連の動作を行う上で相互に干渉を生じないように、相互に位相が異なる位相ずれ関係を有している。位相ずれの大きさは、第１制御条件、及び、第２制御条件を満たすようにして決定される。
【００１３】
第１制御条件とは、ワーク受取場またはワーク引渡場において搬送ロボットとこの搬送ロボットに搬送されないワークとの干渉を防止するための条件である。ワーク受取場またはワーク引渡場においては、一般に、二つ以上の搬送ロボットが同時刻に受け取りまたは引き渡し動作を行うと、搬送ロボットとこの搬送ロボットが搬送を行わないワークとの間で干渉が発生してしまう。しかし、この干渉を避けるために、例えば、ワーク受取場またはワーク引渡場においてワーク間に十分な距離を空けるといった特別なワーク配置を行ったのでは、スペースの活用が非効率なものとなり好ましくない。また、ワーク受取場またはワーク引渡場に干渉回避のための機械的機構を設けたり、搬送ロボットに干渉回避のための機械的機構を設けることはコスト増が生じるため好ましくない。そこで、この干渉を簡易に防止するためにワーク受取場またはワーク引渡場において異なる時刻にワークの受け取りまたは引き渡しを行うこととし、その時間差を規定する条件として第１制御条件を設定している。また、第２制御条件とは、共にワークを保持した搬送ロボット同士の交差に起因する干渉を防止するための条件である。一般に、ワークを搬送している搬送ロボット同士を交差可能とするように設計したり姿勢制御を行ったりしたのでは、搬送ロボットの構造を複雑化しコスト増を招いてしまう。また、交差を可能とするための大きなスペースも必要となる。そこで、位相ずれ関係に第２制御条件を設けてこのような干渉を防止する制御を行うこととした。
【００１４】
この構成によれば、ｎ個のワークからなる一群のワークを単位として行う塗装を容易に実施することができる。つまり、この塗装装置では、ワーク受取場またはワーク引渡場における干渉の発生を第１制御条件を満たす位相ずれ関係によって解消するため、あえて特別な機械的機構をこれらの場所や搬送ロボットに設けて干渉を回避したり、余分なスペースをこれらの場所に確保しなくても、容易に効率的な塗装を実施することができる。また、第２制御条件を満たすことで搬送ロボット間での干渉が回避されるため、搬送ロボットに対しワーク搬送中の搬送ロボット同士が交差可能となる機能を付与する必要がなくなる。さらには、例えば、ｎ個のワークを別々に塗装する塗装ロボット等の塗装手段を設けた場合、制御装置等による塗装手段の制御において搬送ロボットの動作シーケンスに対応した位相ずれ関係を持たせることで、つまり、支持されたワークから順次塗装を行わせることで、位相ずれにともなう塗装時間の延長を回避し、塗装装置全体の塗装効率を維持することができる。
【００１５】
本発明の塗装装置の一態様においては、ワーク受取場においては、未塗装のワークがワーク搬送方向に並んで配置され、ｎ個の動作シーケンスは、ワーク受取場において未塗装のワークがワーク搬送方向の下流側から順番に取り出されるよう設定され、これにより第１制御条件が満足される。つまり、ワーク受取場においては、受け取りのために用意されるワークが、下流側から順番に取り出される。ワーク受取場では、搬送ロボットによって取り出される順番に下流側から並べればよい。これにより、搬送ロボットは、他の搬送ロボットによって搬送されるワークを飛び越して、その奥側（上流側）のワークにアクセスする必要がなくなり、また、奥側のワークを保持して投入動作に入った際に、下流側のワークを飛び越す必要がなくなるため、干渉を防止することができる。これは第１制御条件を満足させるための一つの態様である。
【００１６】
本発明の塗装装置の一態様においては、ワーク引渡場においては、塗装済のワークがワーク搬送方向に並んで配置され、ｎ個の動作シーケンスは、ワーク引渡場において塗装済のワークがワーク搬送方向の下流側から順番に置かれるよう設定され、これにより第１制御条件が満足される。この構成によれば、ワーク引渡場において、搬送ロボットは、他の搬送ロボットによって引き渡されたワークを飛び越してその奥側（下流側）でワークを引き渡したり、引渡後に復帰動作に入った時に他の搬送ロボットによって引き渡された上流側のワークを飛び越す必要がなくなるため、干渉を防止することができる。これは第１制御条件を満足させるための一つの態様である。
【００１７】
本発明の塗装装置の一態様においては、ｎ個の動作シーケンスは、塗装ブースにおいて、投入されるｎ個の未塗装のワークがワーク搬送方向の下流側から順次配置され、かつ、ｎ個の塗装済のワークがワーク搬送方向の下流側から順次送出されるよう設定され、これにより第２制御条件が満足される。つまり、下流側に配置される未塗装のワークを投入する搬送ロボットが、既に上流に配置された未塗装のワークを支持する搬送ロボットと交差することを防止できる。また、上流側で塗装が行われた塗装済のワークを送出するロボットが、下流側で塗装中のワークを支持する搬送ロボットと交差することを防止できる。これは、第２制御条件を満足させるための一つの態様である。
【００１８】
本発明の塗装装置の一態様においては、ｎ個の動作シーケンスは、ｎ個の搬送ロボットの相互間で投入動作中又は送出動作中の搬送ロボットと支持動作中の搬送ロボットとが交差しない位相ずれ関係を有し、これにより第２制御条件が満足される。
【００１９】
本発明の塗装装置の一態様においては、ｉ（ｉは整数）番目の一群のワークにおける最後のワークの送出動作が開始された以降に、ｉ＋１番目の一群のワークにおける最初のワークの支持動作が開始される。これにより、一群のワークと別の一群のワークに対する塗装期間の重複を回避することができる。このため、例えば、一群のワーク毎に塗料の色を変更する場合に、前の一群のワークを別の色の塗料で汚すこともない。なお、この観点からすれば、一群をなすｎ個のワークは、ワーク間の塗装色に係る関連性に基づいて設定することが望ましいと言える。
【００２０】
本発明の製造方法は、上記塗装装置を用いて、塗装された複数のワークを製造する製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の代表的な実施の形態について説明する。ここに示す形態においては、各自動車のフロントバンパーとリアバンパーの二つのワークを一群のワークとして設定し、一群のワーク毎に塗装処理を実施する態様を示している。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る塗装装置の塗装ブース１０の概略構成、及びその脇に設けられた制御装置７０を示した斜視図である。塗装ブース１０は、半円筒状のブースカバー１２により覆われている。そして、ブースカバー１２の両側の壁面下部には、搬送ロボット２０，４０が装着されている。搬送ロボット２０，４０は、被塗装物としてのバンパー５０，５２をそれぞれ保持している。また、ブースカバー１２の両側の壁面上部には各二つの塗装ロボット６０，６２，６４，６６が取り付けられている。各サイドのうち、図の手前側に位置する塗装ロボット６０，６４は、図の手前側で保持されているバンパー５０を塗装するロボットであり、図の奥側に位置する塗装ロボット６２，６６は、図の奥側で保持されているバンパー５２を塗装するロボットである。このように、この塗装ブース１０内では、二つのバンパー５０，５２に対する塗装が行われる。
【００２３】
搬送ロボット２０は、ブースカバー１２の壁面下部に水平に取り付けられたロボットガイド２２によって、その根元の取付板２４を支持されている。これにより、搬送ロボット２０は、壁面に沿って水平移動することができる。また、取付板２４の先には、回転機構２６が取り付けられ、搬送ロボット２０を取付板２４に平行な面内で回転可能にしている。回転機構２６の先には第１関節部２８が設けられて第１アーム３０を支えている。さらに、第１アーム３０の先には、第２関節部３２が設けられて、ブースカバー１２の反対側の壁面方向に伸びる第２アーム３４を支えている。そして、第２アーム３４の先端には、バンパー５０を保持するための保持部３６が設けられている。搬送ロボット２０は、この回転機構２６、第１関節部２８、第２関節部３２を制御することで、バンパー５０を各部の塗装に適した様々な姿勢で支持することができる。
【００２４】
搬送ロボット４０も搬送ロボット２０と同様にして構成されている。このため、互いの回転機構、第１関節部、第２関節部を適宜制御することで、搬送ロボット２０、４０は、少なくとも一方がバンパーを支持していない場合には、交差して相対的に上下流の位置を入れ替わることができる。この機構は交差機構と呼ぶことにする。
【００２５】
制御装置７０は、塗装ブース１０の脇に配置されており、搬送ロボット２０，４０や塗装ロボット６０，６２，６４，６６の動作を制御する。この制御装置７０は、パソコンに所定のプログラムを組み込むことで構成されており、各ロボットの動作シーケンスに基づいてその動作を制御している。
【００２６】
続いて、図２を用いて、塗装装置８０の動作の概略について説明する。図２は、図１に示した塗装ブース１０を含む塗装装置８０についての斜視図である。なお、図１と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
【００２７】
塗装装置８０は、図の左奥側から右手前側へとバンパーが運ばれる搬送路８２を備えている。搬送路８２は、バンパーの製造ラインの一部をなすものである。搬送路８２の上流側、すなわち、図の左奥には、前工程からバンパーを受け取るワーク受取場としてのバンパー受取場８４が設けられている。ここには、塗装装置８０において処理される順番が早いバンパーほど下流側に配置されるようにバンパーが配置される。すなわち、図示していないベルトコンベア等を利用して、受取場８６にリアバンパー８８が運ばれ、受取場９０にフロントバンパー９２が運ばれる。このリアバンパー８８とフロントバンパー９２は、一つの自動車に取り付けられるものである。
【００２８】
未塗装のバンパーは、搬送ロボットの投入動作によって、バンパー受取場８４で保持され、塗装ブース１０内の所定の位置に搬送される。具体的には、リアバンパー８８は、搬送ロボット４０によって搬送路８２を下流側に搬送され、塗装位置９４に運ばれる。図においては、この状態をリアバンパー９６として示している。また、フロントバンパー９２は、搬送ロボット２０によって塗装位置９８に運ばれる。図においては、この状態をフロントバンパー１００として示している。塗装位置９４，９８の前後関係はバンパー受取場８４における受取場８６，９０の位置と同じであり、先に投入されたものほど下流側に配置されている。
【００２９】
バンパーは、塗装中は搬送ロボットの支持動作によって支持されて塗装を施される。すなわち、塗装位置９４，９８においては、リアバンパー９６とフロントバンパー１００は、それぞれ搬送ロボット４０，２０に支持されて、塗装ロボット６０，６２等による塗装を受ける。この際には、搬送ロボット４０，２０は、効率的かつ高品質な塗装が行われるように、必要に応じて塗装ロボット６０，６２の動きと連動してリアバンパー９６とフロントバンパー１００の支持角度や支持高度等を変更する。
【００３０】
塗装ブース１０内の限られたスペースにおいては、リアバンパー９６とフロントバンパー１００に対し時期を重複させて塗装を行った場合、一方の塗装のための塗料が他方に付着する虞がある。このため、両バンパーには同色の塗装を行っている。一般に、自動車のフロントバンパーとリアバンパーは、自動車のボディの色に応じて定められた同一色に塗装される。そこで、ひとつの自動車に取り付けられるリアバンパー９６とフロントバンパー１００、つまり、ひとつの製品に係る部品群を一群のワークとして設定し、ほぼ同時に塗装ブース１０内で塗装することとしたのである。
【００３１】
塗装が行われたバンパーは、搬送ロボットの送出動作によって塗装ブース１０からバンパー引渡場１１４に搬送され引き渡される。すなわち、塗装ロボット６０，６２等による塗装が終了すると、リアバンパー９６は、搬送ロボット４０によって搬送路８２をさらに下流側に運ばれる。図中における搬送ロボット４０とそれに支持されたリアバンパー１０２は、この過程を示すものである。そしてリアバンパー１０２は、引渡場１０６に置かれる。図においては、この状態をリアバンパー１０８として示している。他方、フロントバンパー１００は、搬送ロボット２０によって運ばれる。図中における搬送ロボット２０とそれに保持されたフロントバンパー１０４は、この過程を示すものである。このフロントバンパー１０４は、引渡場１１０に置かれる。図においては、この状態をフロントバンパー１１２として示している。引渡場１０６，１１０の前後関係はバンパー受取場８４における受取場８６，９０の位置と同じであり、早く搬送されるものほど下流側に配置される。
【００３２】
引渡場１０６，１１０は、ワーク引渡場としてのバンパー引渡場１１４に位置している。バンパー引渡場１１４は、搬送路８２の下流において、後工程へとバンパーを引き渡すために設けられている。バンパー引渡場１１４に置かれたバンパーは、ベルトコンベア等を利用して、後工程へと搬送される。
【００３３】
引渡を終えた搬送ロボット２０，４０は、復帰動作、すなわち搬送路を上流に移動してバンパー受取場８４に戻る動作を行う。そして、再び投入動作を開始して次のフロントバンパー及びリアバンパーの搬送を行う。この過程を繰り返すことで、塗装装置８０では、次々とバンパーの塗装を行っていく。
【００３４】
図３は、フロントバンパーとリアバンパーに係る処理工程の動作シーケンスを示す図である。横軸は時間であり、縦軸の上側はフロントバンパー（Ｆｒ）についての処理、縦軸の下側はリアバンパー（Ｒｒ）についての処理を示している。
【００３５】
フロントバンパーについてみると、ある時点での塗装ブース１０内で塗装２００が行われた後、搬送ロボット２０による搬送２０２が行われる。この搬送２０２は、塗装位置９８から引渡場１１０へと塗装済みのフロントバンパーが搬送される送出動作、搬送ロボット２０が受取場９０に移動する復帰動作、及び、搬送ロボット２０が次のフロントバンパーを塗装位置９８へ搬送する投入動作からなる。塗装位置９８に搬送された新たなフロントバンパーは、搬送ロボット２０の支持動作を受けながら塗装２０４を施される。塗装後は、同様にして、搬送２０６、塗装２０８，．．．と処理が繰り返される。一連の搬送動作には約５秒を要しており、また、塗装には４０秒を要している。
【００３６】
リアバンパーもその動作シーケンスに基づいて同様のサイクルを繰り返す。すなわち、塗装２２０、搬送２２２、塗装２２４、搬送２２６、塗装２２８，．．．の処理が行われている。その所用時間は、フロントバンパーについての所要時間と等しい。ただし、リアバンパーについての処理は、フロントバンパーについての処理とは同期しておらず、若干位相が遅れている。具体的には、フロントバンパーについての搬送動作が終わりかかった頃にリアバンパーについての搬送動作が開始されている。つまり、ひとまとまりとして扱われるフロントバンパーとリアバンパーのうち、下流側に配置されるフロントバンパーについての各処理が常に一連の搬送動作に要する時間よりも短い所定の時間だけ先行して行われている。この時間のずれは、両者を制御する動作シーケンスの位相差により設定されている。
【００３７】
次に、動作シーケンスにおいて位相差を設定している理由について、図４〜図８を用いて説明する。図４〜図８は、いずれも、搬送ロボット２０，４０の各時刻における位置を実線で、これらにより運ばれるフロントバンパー及びリアバンパーの各時刻における位置を○で示した図である。横軸は搬送方向であり、この軸上には、バンパー受取場８４における受取場８６，９０、塗装位置９４，９８、バンパー引渡場１１４における引渡場１０６，１１０が示されている。また、縦軸は時間であり、下に行くほど時間が経過した時点での様子を表している。
【００３８】
図４〜図８の各図の違いは、フロントバンパーとリアバンパーについての処理の位相差、つまり、位相ずれ関係が異なっていることである。ここでは、処理が同期して行われる場合の位相差を０、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりも一連の搬送動作に必要な時間だけ先行している場合を２πと定義している。図４は位相差０、図５は位相差π、図６は位相差３π／２、図７は位相差２π、図８は位相差−π／２についての図である。図３に示したサイクル線図は、図６の場合、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりも３π／２程度先行している場合に相当する。以下では、位相差が０よりも大きく２πよりも小さい場合が妥当であることを説明する。すなわち、図５と図６の場合には処理が円滑に行われ、図４、図７、図８の場合には問題点が生じることを示す。
【００３９】
図４は、フロントバンパーとリアバンパーについての処理に位相差がない場合、つまり、同時刻に各処理が行われる場合について、その動作及び問題点を説明する図である。ここでは、まず期間３００において、フロントバンパー３５０とリアバンパー３５２の塗装が行われている。このとき、フロントバンパー３５０は搬送ロボット２０の支持動作によって塗装位置９８で支持され、リアバンパー３５２は搬送ロボット４０の支持動作によって塗装位置９４で支持されている。続く期間３０２，３０４には送出動作が行われる。つまり、塗装終了後の期間３０２に、搬送ロボット２０は引渡場１１０までフロントバンパー３５０を搬送し、搬送ロボット４０は引渡場１１０までリアバンパー３５２を搬送し、期間３０４でフロントバンパー３５０及びリアバンパー３５２が降ろされる。搬送ロボット２０，４０は、続く期間３０６において復帰動作を行い、それぞれ受取場９０，８６に移動する。期間３０８，３１０には投入動作が行われる。すなわち、搬送ロボット２０，４０は、期間３０８にそれぞれ塗装前の新たなフロントバンパー３５４とリアバンパー３５６を受け取り、期間３１０に塗装位置９８，９４へと搬送する。その後の期間３１２以下では、上に示した期間３００以下の処理が繰り返される。
【００４０】
この動作シーケンスによる処理を実施した場合には、符号３３０，３３２で示した箇所において干渉が発生してしまう。つまり、符号３３０の箇所においては、フロントバンパー３５０を引渡場１１０に置いた搬送ロボット２０が受取場９０へ向かって移動する際に、引渡場１０６に置かれたリアバンパー３５２と衝突してしまう。また、符号３３２の箇所においては、リアバンパー３５６を受け取るために受取場８６に向かう搬送ロボット４０は、受取場９０に置かれたフロントバンパー３５４に衝突してしまう。このような受取場８６，９０あるいは引渡場１０６，１１０における搬送ロボット（及びこの搬送ロボットに保持されたバンパー）とこの搬送ロボットによっては搬送されないバンパーとの干渉は、動作シーケンス間に位相差を設定することで回避することができる。この干渉回避を目的とする位相差の設定条件を第１制御条件と呼ぶことにする。
【００４１】
なお、符号３３０における衝突は、例えば、搬送ロボット２０や引渡場１０６に対し、干渉を防ぐための機械的機構を設けることで回避できる余地がある。また、引渡場１０６，１１０の配置を変更し、例えば両者の高さ位置を互いに異ならせるなどすることで回避できる余地もある。しかし、前者の場合には機械的機構を導入するためのコスト高を招くことになり、また、後者の場合にも無駄な空間を必要としたりコスト高を招いたりしてしまう。
【００４２】
図５は、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりもπだけ先行する場合の図である。搬送ロボット２０は、図においては、最初、塗装位置９８にあって塗装中のフロントバンパー３６０を支持している。そして、塗装後に引渡場１１０にフロントバンパー３６０を搬送後、受取場９０に移動し、新たなフロントバンパー３６４を塗装位置９８に搬送している。また、搬送ロボット４０は、最初、塗装位置９４にあって塗装中のリアバンパー３６２を支持している。そして、塗装後に引渡場１０６にリアバンパー３６２を搬送後、受取場８６に移動し、新たなリアバンパー３６６を塗装位置９４に搬送している。このように、それぞれの一連の動作は図４に説明したものと変わらない。
【００４３】
しかし、ここでは、搬送ロボット２０，４０が動作を行うタイミングに違いがある。時刻３８０において、搬送ロボット４０は送出動作を開始して、リアバンパー３６２を搬送するために塗装位置９４から引渡場１０６に動き出す時点では、搬送ロボット２０は復帰動作の半ばにあり、引渡場１１０から受取場９０に移動している最中である。また、時刻３８２において、搬送ロボット２０が投入動作を終了した時点では、搬送ロボット４０は復帰動作の半ばにあり、引渡場１０６から受取場８６に移動している最中である。このように、フロントバンパーについての一連の搬送動作はリアバンパーについての搬送動作よりもπだけ先行しており、また、フロントバンパーについての塗装処理もリアバンパーについての塗装処理よりもπだけ先行している。この結果、搬送ロボット２０は、図４の例とは異なり、引渡場１０６でリアバンパーに衝突することはなく、また、搬送ロボット４０は、図４の例とは異なり、受取場９０でフロントバンパーに衝突することはない。つまり、この位相差においては上述の第１制御条件が満たされる。
【００４４】
搬送ロボット２０，４０は、時刻３８０の直後に、符号３９０で示した箇所において交差しており、また、時刻３８２の直後に、符号３９２で示した箇所において交差している。しかしながら、この場合には、干渉が発生することはない。符号３９０の箇所では、搬送ロボット４０のみがリアバンパー３６２を搬送しており、搬送ロボット２０は単に移動を行っているにすぎない。このような場合には、搬送ロボット２０，４０は、図１で説明した交差機構、すなわち回転機構２６、第１関節部２８、第２関節部３２等を制御することで、干渉することなく交差できるからである。同様に、符号３９２の箇所でも、搬送ロボット２０のみがフロントバンパー３６４を搬送しており、搬送ロボット４０は単に移動を行っているにすぎない。したがって、交差機構により、両者は干渉を起こすことなく交差可能である。
【００４５】
図６は、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりも３π／２だけ先行する場合の図である。すなわち、搬送ロボット２０が塗装済みのフロントバンパー４００を引渡場１１０に搬送し、受取場９０に移動して新たなフロントバンパー４０４の搬送を開始しようとする時点で、搬送ロボット４０が塗装済みのリアバンパー４０２の送出動作を開始する。そして、搬送ロボット４０がリアバンパー４０２を引渡場１０６に引き渡した時点で、搬送ロボット２０は塗装位置９８で支持動作を開始し新たなフロントバンパー４０４の塗装を補助している。
【００４６】
この場合には、時刻４１０の符号４２０の箇所において、移動中の搬送ロボット２０と塗装のためにリアバンパー４０２を支持中の搬送ロボット４０とが交差する。また、時刻４１２の符号４２２の箇所において、移動中の搬送ロボット４０と塗装のためにフロントバンパー４０４を支持中の搬送ロボット２０とが交差する。この時、交差機構によって、バンパーを搬送していない搬送ロボットと塗装のためにバンパーを支持している搬送ロボットとは交差することができる。また、受取場８６，９０や引渡場１０６，１１０での干渉も発生しておらず、第１制御条件が満たされていることがわかる。つまり、位相差３π／２の場合には干渉が発生することはない。
【００４７】
図７は、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりも２πだけ先行する場合の図である。すなわち、時刻４６０において、搬送ロボット２０が一連の搬送動作を終えた時点で、搬送ロボット４０は一連の搬送動作を開始している。ここでは、受取場８６，９０や引渡場１０６，１１０での干渉も発生しておらず、第１制御条件は満たされている。しかし、図示した期間において、符号４７０，４７２，４７４，４７６で示すように、搬送ロボット２０，４０の交差は４回発生している。このうち、符号４７０は、塗装のためにリアバンパー４５２を支持している搬送ロボット４０とフロントバンパー４５０を降ろして移動している搬送ロボット２０が交差するものである。この場合には、交差機構を動作させることで、干渉を回避することができる。符号４７６の場合についても同様である。
【００４８】
これに対し、符号４７２の箇所では、塗装のためにリアバンパー４５２を支持している搬送ロボット４０とフロントバンパー４５４を搬送している搬送ロボット２０が交差する。また、符号４７４の箇所では、塗装のためにフロントバンパー４５４を支持している搬送ロボット２０とリアバンパー４５２を搬送している搬送ロボット４０が交差する。この場合には、設定された交差機構によっては、干渉を回避することができない。このように、位相差の設定が不適当な場合にはバンパーを保持した状態の搬送ロボット同士の干渉が発生する。そこで、この干渉を発生させないように動作シーケンスの位相差を設定するための条件を第２制御条件と呼ぶことにする。これまでの説明を振り返ると、位相差が０，π，３π／２であった図４，５，６の場合においては第２制御条件を満たしたが、位相差が２πとなった図７の態様では第２制御条件を満足しなかったと言うことができる。
【００４９】
なお、第２制御条件に従って位相差を設定する以外にも、干渉を回避する態様はありえる。しかし、例えば、干渉を回避するように交差機構の稼働範囲を大きくするように変更したのでは、不必要に搬送ロボット２０，４０を大型化して高コスト化を招くこととなり、現実的でない。あるいは、搬送路８２の幅や高さを十分に確保して干渉を回避したのでは、塗装装置８０全体の大きさが大きなものとなってしまい、省スペース化の観点から好ましくない。
【００５０】
図７の様子から容易に推測できるように、位相差が２πよりも大きな場合にも、２πの場合と同様に第２制御条件が満たされず干渉が生じる。したがって、第２制御条件を満たすためには位相差は２πよりも小さくする必要がある。
【００５１】
図８は、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりもπ／２だけ遅れる場合の図である。つまり、上流側の塗装位置９４でリアバンパー４８２を支える搬送ロボット４０が一連の搬送動作を開始して引渡場１０６に搬送を行った時点で、下流側の塗装位置９８でフロントバンパー４８０を支える搬送ロボット２０が一連の搬送動作を開始する。
【００５２】
この場合には、搬送ロボット２０，４０の交差が頻繁に発生しており、その一部を、符号４９０，４９２，４９４で示した。このうち、符号４９０の箇所では、塗装のためフロントバンパー４８０を支える搬送ロボット２０と、リアバンパー４８２を支える搬送ロボット４０とが交差しており、図７の場合と同様に干渉が発生する。つまり、第２制御条件が満たされていないことがわかる。符号４９２の箇所については、搬送ロボット４０がバンパーを搬送しておらず、交差機構により干渉は発生しない。しかし、符号４９４の箇所においては、引渡場１０６に置かれたリアバンパー４８２とフロントバンパー４８０を搬送する搬送ロボット２０が干渉してしまう。これは、第１制御条件が満たされていないことに起因する干渉である。これからわかるように、フロントバンパーについての処理がリアバンパーについての処理よりも遅れる場合には、第２制御条件が満たされない。また、前工程あるいは後工程とのバンパーの搬送条件にもよるが、一般には、第１制御条件も満たされない。
【００５３】
図４〜図８を用いて行った検討から明らかなように、ここで示した実施の態様においては、塗装位置、引渡場、受取場が全て搬送方向の下流側に設定された搬送ロボット２０が、上流側に設定された搬送ロボット４０に対し、位相差が０よりも大きい場合に第１制御条件は満たされる。また、第２制御条件は、位相差が０以上、かつ、２πより小さい場合に満たされる。結局、両制御条件が満たされ干渉を回避することができるのは、位相差が０より大きくかつ２πより小さい場合である。言い換えれば、下流側の搬送ロボット２０が搬送動作を開始した後、かつ、搬送動作を終了する前に、上流側の搬送ロボット４０が搬送動作を開始した場合に、干渉を回避することができる。ただし、搬送ロボット２０，４０は、両方または一方がバンパーを搬送していない時に、交差を可能とする交差機構を備えている必要がある。
【００５４】
以上においては、自動車のバンパーの塗装を例に挙げ、二つの搬送ロボット２０，４０を備えた塗装装置８０について説明した。しかし、この技術は、様々な製造分野に適用可能であり、また、ほぼ同時に処理される一群のワークの個数が三つ以上であっても実施可能である。ワークの個数及び対応する搬送ロボットが三つ以上の場合、位相差の設定は、任意の二つの搬送ロボットの間で上述の第１制御条件及び第２制御条件を満たすようにすればよい。すなわち、下流側の搬送ロボットの搬送動作を、上流側の搬送ロボットよりも早く開始するように設定し、かつ、最下流の搬送ロボットと最上流の搬送ロボットの位相差を２πよりも小さく設定することで、干渉を回避することが可能となる。なお、ワーク受取場またはワーク引渡場において余分なスペースが設けられていたり特別な機械的機構が設けられていたりして干渉が回避されている場合には、その構成のもとで適宜第１制御条件を設定し直せばよい。同様に、ワークを保持する搬送ロボット同士が塗装位置などの地点において交差可能に構成されている場合には、その地点における交差は許されるとの条件の下で第２制御条件を設定し直せばよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】塗装ブースと制御装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】塗装装置の動作例を示す斜視図である。
【図３】塗装及び搬送の動作シーケンスを示す図である。
【図４】位相差０の場合の干渉発生を検討するための図である。
【図５】位相差πの場合の干渉発生を検討するための図である。
【図６】位相差３π／２の場合の干渉発生を検討するための図である。
【図７】位相差２πの場合の干渉発生を検討するための図である。
【図８】位相差−π／２の場合の干渉発生を検討するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  塗装ブース、１２  ブースカバー、２０，４０  搬送ロボット、２２  ロボットガイド、２４  取付板、２６  回転機構、２８  第１関節部、３０  第１アーム、３２  第２関節部、３４  第２アーム、３６  保持部、５０，５２  バンパー、６０，６２、６４，６６  塗装ロボット、８０  塗装装置、８２  搬送路、８４  バンパー受取場、８６  受取場、９０  受取場、９４，９８  塗装位置、９２，１００，１０４，１１２，３５０，３５４，３６０，３６４，４００，４０４，４５０，４５４，４８０  フロントバンパー、８８，９６，１０２，１０８，３５２，３５６，３６２，３６６，４０２，４５２，４８２  リアバンパー、１０６，１１０  引渡場、１１４  バンパー引渡場。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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