(57)【要約】【課題】機械装置の表面処理品質及び効率を向上する、機械装置の清掃ロボットシステムと清掃制御方法、及び機械装置の塗装ロボットシステムと塗装制御方法を提供する。【解決手段】本発明は、ロボット技術に関し、特に機械装置に用いる清掃ロボットシステム及び塗装ロボットシステムに関する。清掃ロボットシステムは清掃過程において、前記機械装置に可動に配置された２部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、清掃対象の機械装置の姿勢を変更させる制御を行う。【選択図】図５ａ
2015186800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
清掃ロボットと、
清掃ロボットの手首部の先端に取り付けられた洗剤用スプレーガンと、
洗剤出口が洗剤輸送パイプを介して前記洗剤用スプレーガンに接続される清掃機と、
前記清掃機と前記清掃ロボットとの協調作業を制御し、そのうち機械装置を清掃する過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、前記機械装置の姿勢を変更させる制御を行う清掃システム制御器と、
を備えることを特徴とする機械装置の清掃ロボットシステム。
【請求項２】
前記機械装置の姿勢変更を制御する際、可動な２つの部品ごとに、２つの部品のうちの少なくとも１つを、相対的な限界位置まで動くように制御することを特徴とする請求項１に記載の機械装置の清掃ロボットシステム。
【請求項３】
前記洗剤は、ドライアイスであり、前記機械装置は、工業ロボットであることを特徴とする請求項１または２に記載の機械装置の清掃ロボットシステム。
【請求項４】
前記清掃システム制御器は、前記機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の清掃ロボットシステム。
【請求項５】
洗剤で機械装置を清掃することを含む機械装置の清掃制御方法であって、
清掃過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、前記機械装置の姿勢を変更させることを特徴とする機械装置の清掃制御方法。
【請求項６】
前記洗剤は、ドライアイスであり、前記機械装置は、工業ロボットであることを特徴とする請求項５に記載の機械装置の清掃制御方法。
【請求項７】
前記機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御することを特徴とする、請求項５または６に記載の機械装置の清掃制御方法。
【請求項８】
塗装ロボットと、
塗装ロボットの手首部の先端に取り付けられた塗料用スプレーガンと、
塗料出口が塗料輸送パイプを介して前記塗料用スプレーガンに接続される塗装機と、
前記塗装機と塗装ロボットとの協調作業を制御し、そのうち機械装置を塗装する過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるように、前記機械装置の姿勢を変更させる制御を行う塗装システム制御器と、
を備えることを特徴とする機械装置の塗装ロボットシステム。
【請求項９】
前記機械装置の姿勢変更を制御する際、可動な２つの部品ごとに、２つの部品のうちの少なくとも１つを、相対的な限界位置までに動くように制御することを特徴とする請求項８に記載の機械装置の塗装ロボットシステム。
【請求項１０】
前記機械装置は、工業ロボットであることを特徴とする請求項８または９に記載の機械装置の塗装ロボットシステム。
【請求項１１】
前記塗装システム制御器は、前記機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の塗装ロボットシステム。
【請求項１２】
塗料で機械装置を塗装することを含む機械装置の塗装制御方法であって、
塗装過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるように、前記機械装置の姿勢を変更させることを特徴とする機械装置の塗装制御方法。
【請求項１３】
前記機械装置は、工業ロボットであることを特徴とする請求項１２に記載の機械装置の塗装制御方法。
【請求項１４】
前記機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の機械装置の塗装制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はロボットに関し、特に機械装置の清掃ロボットシステム、清掃制御方法、塗装ロボットシステム、及び塗装制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装は、機械装置製品の表面加工工程でよく行われる一環であり、一般的に表面処理と、塗装と、固化処理等のステップを備える。従来の塗装工程には、一般的に、水洗式（薬品、液体等）で表面処理を行い、噴射式で塗装し、乾燥室において最後の乾燥・固化処理を行い、かつ、塗装工程全体は、自動化或いは半自動化で実施できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
表面処理の清掃品質及び効率は、塗装品質及び効率を影響する重要な原因である。
【０００４】
本開示は、機械装置の表面処理品質及び効率を向上する、機械装置の清掃ロボットシステムと清掃制御方法、及び機械装置の塗装ロボットシステムと塗装制御方法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】
【０００５】
本開示の１態様に係る清掃ロボットシステムは、清掃ロボットと、清掃ロボットの手首部の先端に取り付けられた洗剤用スプレーガンと、洗剤出口が洗剤輸送パイプを介して洗剤用スプレーガンに接続される清掃機と、清掃機と清掃ロボットとの協調作業を制御し、機械装置を清掃する過程において、そのうち機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、機械装置の姿勢を変更させる制御を行う清掃システム制御器と、を備える。
【０００６】
上記実施形態によれば、機械装置を清掃する過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、前記機械装置の姿勢変更を制御することにより、清潔度及び清掃効率を向上することができる。
【０００７】
機械装置の姿勢変更を制御する際、可動な２つの部品ごとに、２つの部品のうちの少なくとも１つを、相対的な限界位置まで動くように制御してもよい。この場合、清掃仕上げ及び清掃効率を更に確保できる。
【０００８】
洗剤は、ドライアイスであり、機械装置は、工業ロボットであってもよい。この場合、姿勢を自主的に変更するように工業ロボットを制御することにより、実施効果を一層向上できる。すなわち清掃システム制御器は、機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御してもよい。
【０００９】
本開示の一態様に係る清掃制御方法は、洗剤で機械装置を清掃することを含む機械装置の清掃制御方法であって、清掃過程において、機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるように、機械装置の姿勢を変更させる。
【００１０】
本開示の他の態様に係る塗装ロボットシステムは、塗装ロボットと、塗装ロボットの手首部の先端に取り付けられた塗料用スプレーガンと、塗料出口が塗料輸送パイプを介して塗料用スプレーガンに接続される塗装機と、塗装機と塗装ロボットとの協調作業を制御し、そのうち機械装置を塗装する過程において、機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるように、機械装置の姿勢を変更させる制御を行う塗装システム制御器と、を備える。
【００１１】
上記実施形態によれば、塗装機械装置を塗装する過程において、前記機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢で遮られる表面を塗装するように、前記機械装置の姿勢変更を制御することにより、塗装品質及び塗装効率を向上することができる。
【００１２】
機械装置の姿勢変更を制御する際、可動な２つの部品ごとに、２つの部品のうちの少なくとも１つを、相対的な限界位置までに動くように制御してもよい。この場合、塗装品質及び塗装効率を更に確保することができる。
【００１３】
機械装置は、工業ロボットであってもよい。この場合、姿勢を自主的に変更できるように工業ロボットを制御することにより、実施効果を一層向上できる。すなわち塗装システム制御器は、機械装置の姿勢を変更させるように当該機械装置を制御してもよい。
【００１４】
本開示の他の態様に係る塗装制御方法は、塗料で機械装置を塗装することを含む機械装置の塗装制御方法であって、塗装過程において、機械装置に可動に配置された任意の２つの部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるように、機械装置の姿勢を変更させる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示は、機械装置の表面処理品質及び効率を効果的に向上でき、特に工業ロボットの処理に用いる際に効果が著しい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る塗装システムの平面図である。
【図２】実施例１に係る塗装方法で機械装置を塗装する工程フロー図である。
【図３】実施例２に係る塗装システムの平面図である。
【図４】実施例３に係る６自由度の工業ロボットシステムの構造図である。
【図５ａ】実施例３に係るドライアイス清掃ロボットシステムの構造図である。
【図５ｂ】清掃システム制御装置の構造図である。
【図５ｃ】清掃システム制御装置の他の構造図である。
【図６ａ】実施例３に係る塗装ロボットシステムの構造図である。
【図６ｂ】図６ａにおける点線で囲まれる部分の構造拡大図である。
【図６ｃ】塗装システム制御装置の構造図である。
【図６ｄ】塗装システム制御装置の他の構造図である。
【図７】実施例３に係る塗装制御システムの原理図である。
【図８】実施例３に係る塗装ロボット及び工業ロボットの構造図である。
【図９ａ】実施例３に係るロボット制御器ケーブルのハンガー構成図である。
【図９ｂ】実施例３に係るロボット制御器ケーブルのハンガー構成図である。
【図１０】実施例３に係る清掃制御フロー図である。
【図１１】実施例３に係る塗装制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の実施形態は、機械装置の塗装品質を確保する前提で、効率が更に高い塗装方法及びシステムを提供する。以下、図面を参照しながら、複数の実施例により、本開示の実施形態をそれぞれ詳細に説明する。
【００１８】
〈実施例１〉
図１は実施例１に係る塗装システム１の平面図である。当該塗装システム１は、ドライアイス清掃室１０及びドライアイス清掃システム１１と、昇温室２０及び保温装置２１と、下塗り室３１及び下塗り室３１に位置する下塗りシステム３１１と、上塗り室３２及び上塗り室３２に位置する上塗りシステム３２１と、乾燥室４０と、搬送装置５０及び走行装置５１とを備える。
【００１９】
ドライアイス清掃システム１１は、ドライアイス清掃室１０に位置し、ドライアイスを用いて対象の機械装置６０を清掃する。
【００２０】
保温装置２１は、塗装対象の機械装置６０が昇温室２０に置かれる場合、表面温度が塗装に必要な温度範囲に戻るように、昇温室２０の温度を調節する。保温装置２１は、一般的に、室内装置２１１と室外装置２１２とを備える。保温装置２１は、電気、ガス、スチームなどの熱源を利用して構成した暖房装置であり、室内暖房用配管と室外機により構成される。昇温室２０の動作原理は、乾燥オーブンの動作原理と全く同一であり、昇温室２０は、保温装置２１により、一定の室内温度を維持する。機械装置６０は、昇温室２０において、その表面温度が必要な温度範囲に自然に戻る。保温装置２１は、制御により動作状態を調整され、昇温室２０の温度を必要温度に応じて変更することが可能である。
【００２１】
下塗りシステム３１１は、下塗り室３１に位置する。下塗りシステム３１１を利用することにより、下塗り室３１において、塗装対象の機械装置６０に対して下塗り塗料塗装を行うことができる。下塗り室３１に排気機構を追加し、塗装途中に生成する塗料粉末及び匂いを排除してもよい。
【００２２】
上塗りシステム３２１は、上塗り室３２に位置する。上塗りシステム３２１を利用することにより、上塗り室３２において、塗装対象の機械装置６０に対して上塗り塗料塗装を行うことができる。上塗り室３２にも排気機構を追加し、塗装途中に生成する塗料粉末及び匂いを排除してもよい。
【００２３】
乾燥室４０は、塗装した機械装置６０に対して乾燥・固化処理を行う。機械装置６０は、乾燥室４０において自然乾燥されてもよい。乾燥室４０には、乾燥処理効率を向上するために、昇温室２０に類似して保温装置を増設してもよい。
【００２４】
走行装置５１は、搬送装置５０上に配置される。搬送装置５０は、ドライアイス清掃室１０、昇温室２０、下塗り室３１、上塗り室３２及び乾燥室４０を順次に通過するように配置される。塗装対象の機械装置６０は、走行装置５１上に搭載される。走行装置５１は、搬送装置５０上で図示のＸ方向に向いて走行でき、ドライアイス清掃室１０、昇温室２０、下塗り室３１、上塗り室３２及び乾燥室４０を順次通過することで塗装対象の機械装置６０に処理を行う。
【００２５】
図１に示す塗装システム１において、ドライアイス清掃室１０と、昇温室２０と、下塗り室３１と、上塗り室３２と、乾燥室４０とは、それぞれ三つの壁及び天井を有する。また、昇温室２０及び乾燥室４０は、室内温度を維持するため、一般的に、前面壁を（図示しない）必要とするが、他の各室の場合には、前面壁を設置するか否かをニーズに応じて考えてもよい。或いは、ガラス壁を設置して、各室内の作業状況を観察できるようにしてもよい。各室の間は、搬送装置５０により接続される。隣接する２室の間にドアや遮板を設置することにより、これらを隔離できる。ドアや遮板について、そのサイズは、機械装置６０が搭載される走行装置５１を支障なしに通過させられるものであればよく、その開閉操作は、人手で実行されるか、自動制御される。
【００２６】
再び図１を参照し、搬送装置５０は、リング状に構成されてもよい。走行装置５１は、機械装置６０を乾燥室４０から搬出後、室外の区画された作業領域において包装などの後続の処理工程を行い、そして引き続き走行して機械装置６０を清掃室１０に戻し、次の塗装対象の機械装置６０を搭載する。このように、繰り返し作業を行う。
【００２７】
１層の塗料のみを塗装してもよければ、下塗り室３１と上塗り室３２とを併合してもよく、逆により多くの塗装工程が必要である場合は、実際の工程ニーズに応じて塗装室の数を増やしてもよい。もし、いずれか隣接する２つの塗装工程間に乾燥処理を必要とすれば、隣接の塗装室の間に、乾燥室を更に増設すればよい。このようなニーズへの対応は、実施例１に開示された内容に基づいて、当業者により適宜実現でき、かつ、全てが本発明の保護範囲に属する。例えば、本開示に係る実施形態において、図１における搬送装置５０は、必須物ではなく、搬送装置５０を必要としない車両などの搬送機器を利用してもよい。
【００２８】
図２は、実施例１に係る塗装方法で機械装置６０を塗装する工程フローである。塗装対象の機械装置６０は、走行装置５１上に搭載され、搬送装置５０に沿って順次にドライアイス清掃室１０、昇温室２０、下塗り室３１、上塗り室３２及び乾燥室４０を通過し、図２に示すステップで下記のように処理される。
【００２９】
ステップＳ２０１では、ドライアイス清掃室１０において、塗装対象の機械装置６０をドライアイスで清掃する。ステップＳ２０２では、昇温室２０において、塗装対象の機械装置６０に対して昇温処理を行い、機械装置６０の表面温度を塗装に必要な温度範囲に戻すようにする。ステップＳ２０３では、下塗り室３１において、塗装対象の機械装置６０を下塗り塗料で下塗りする。ステップＳ２０４では、上塗り室３２において、塗装対象の機械装置６０を上塗り塗料で上塗りする。ステップＳ２０５では、乾燥室４０において、塗装後の機械装置６０に対して乾燥・固化処理を行う。
【００３０】
ステップＳ２０１では、機械装置６０に対して塗装前の表面清掃処理を行う。ドライアイスは、比較的に良好な表面洗剤である。異なる物質は温度差に応じた収縮速度が異なるため、高圧空気で低温ペレット状のドライアイスを塗装対象の機械装置６０の表面に噴射し、低温ドライアイスペレットが機械装置６０の表面温度を急激に低下させると、付着物が熱収縮して脆くなり、同時に例えば７５０倍の体積膨張が発生して付着物を脱落させる。ドライアイスは昇華する。これにより、機械装置６０の表面に付着された油脂、ペンキ、インク、接着剤、カーボン、アスファルト、表面さび、溶接スラグ等の汚れを効率的に取り除くことができる。水洗などの他の表面処理と比べれば、ドライアイスを用いた表面処理の清潔度及び清掃効率はともに高い。塗料の付着性を確保するために、塗装対象の機械装置６０の表面は、一定の温度になることが必要である。ドライアイス清掃の際に用いるペレット状のドライアイスの温度は、一般的に、零下何十度であり、例えば、-７８℃前後であるために、清掃後の機械装置６０の表面温度が過度に低くなり、次のステップの塗装を直接に行えなくなってしまう。実施例１は、ステップＳ２０２でこの問題を解決した。ドライアイスは、ペレットに限られず、パウダーであってもよい。ハウダーは、塗装される機械装置６０の材料が比較的傷つきやすい場合に用いられてもよい。
【００３１】
ステップＳ２０２では、ドライアイスで清掃した機械装置６０に対して昇温処理を行い、例えば、機械装置６０の表面温度を５０〜６５℃の間まで昇温させる。望ましい温度は、５３℃、５５℃、５８℃前後等である。このような温度範囲は、異なる塗料の工程ニーズ及び異なる機械装置６０により決められ、５０〜６５℃は一例に過ぎない。昇温途中に、機械装置６０の表面に残ったドライアイスも温度の上昇に従って昇華され、機械装置６０の表面は、それに応じて自然乾燥され、温度及び乾燥度が次の塗装処理でのニーズを満たすようになる。
【００３２】
ステップＳ２０３及びＳ２０４は、清掃かつ昇温後の機械装置６０に対して塗装を行うステップであり、具体的に、下塗り塗料で塗装対象の機械装置６０を下塗りして、上塗り塗料で塗装対象の機械装置６０を上塗りする。もし、ある下塗り塗料について、乾燥後に上塗りする必要があれば、ステップ２０３とステップ２０４の間に乾燥ステップを追加すればよい。もし、ある機械装置６０に対し、１回だけの塗装を行えばよければ、１つの塗装ステップのみでよい。
【００３３】
ステップＳ２０５は、最後の乾燥・固化のステップである。乾燥過程を経ると、塗料が機械装置６０の表面に完全に付着され、全体の塗装過程が終了する。
【００３４】
ここで、ステップＳ２０１は、ドライアイス清掃室において人手でドライアイス清掃機を操作することにより完成してもよく、ドライアイス清掃室に取り付けられた清掃ロボットにより自動的にドライアイス清掃動作を実施してもよい。ステップＳ２０２は、保温装置を具備する昇温室で完成できる。ステップＳ２０３及びＳ２０４は、塗装室において、人手で噴射機を操作することにより完成してもよく、塗装室に取り付けられた塗装ロボットにより噴射動作を自動的に実施してもよい。
【００３５】
塗装前の清掃処理は、塗装品質の確保に対して非常に重要である。上記塗装方法を用いれば、ドライアイスで塗装前に機械装置６０の表面上の汚れをきちんと取り除き、かつ、昇温処理により、機械装置６０の表面を乾燥させるため、別途の乾燥処理を必要せず、塗装品質を確保する前提で塗装効率も向上する。ドライアイス清掃は、環境に優しい清掃方式であり、別途の環境保護措置をとらなくても環境保護ニーズを満たすことができる。
【００３６】
〈実施例２〉
図３に示すように、実施例１に係わる塗装システム１をベースにして構成された塗装システム１’は、少なくとも５つの走行装置（５１１〜５１５）を利用して、５つの機械装置（６０１〜６０５）を同時に処理できる。かつ、清掃時間、上噴射時間及び下噴射時間の設定と、昇温室及び乾燥室の温度調節とにより、生産ライン作業を実現できる。搬送装置５０は、外側でリング状に連結される。搬送装置５０が備えられている場合、乾燥室４０の外の領域において、搬送装置５０に沿って一定の領域を区画して、包装等の作業を行ってもよい。このようにすることにより、塗装作業の効率が更に向上する。搬送装置５０は、例えば、チェーンコンベヤーなどであってもよい。
【００３７】
各走行装置（５１１〜５１５）上の搭載台は、リフト機構により上昇可能であっても良く、これにより特定の清掃及び塗装過程において機械装置を上昇させるニーズに応えることができる。リフト機構は当業者にとって周知の技術であるため、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３に示す塗装システム１’における各機械装置の塗装工程フローについて、図２を参照し説明する。同一の時間において、異なる機械装置（６０１〜６０５）は異なる操作室に位置し、行われる処理ステップも異なる。例えば、機械装置６０１がドライアイス清掃室１０で清掃される際、機械装置６０２は昇温室２０で昇温処理され、機械装置６０３は下塗り室３１で下塗りされ、機械装置６０４は上塗り室３２で上塗りされ、機械装置６０５は乾燥室４０で乾燥・固化処理される。また、塗装済みの機械装置に対し、乾燥室４０の外で包装処理等の後続工程を行ってもよい。
【００３９】
〈実施例３〉
図１に示す塗装システム１及び図３に示す塗装システム１’において、ドライアイス清掃システム１１、下塗りシステム３１１及び上塗りシステム３２１は、人手で操作する装置を利用したものであっても良く、自動化制御されるロボットシステムを利用して自動化作業を実現するものであってもよい。自動制御を利用するロボットシステムが自動化作業を実現することにより、塗装効率を更に向上できる。
【００４０】
理解の便宜のため、まず、常用の工業ロボットシステムの構造、ロボットで実現したドライアイス清掃ロボットシステムの構造、及びロボットで実現した塗装ロボットシステムの構造及びその動作原理を説明する。
【００４１】
図４は複数のアーム関節の直列接続構造を有する６自由度工業ロボットシステムの構造図である。図４に示すように、６自由度工業ロボットシステムは、工業ロボット４０１と、ロボット制御器４０３とを備える。工業ロボット４０１は３アーム６関節の直列接続構造の６自由度ロボットであり、図４における矢印で示す各回転方向を参照すれば、ロボット４０１における各回転関節は、それぞれＳ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｂ軸、Ｒ軸及びＴ軸まわりに回転可能である。具体的に、底部のステーション上面に垂直軸、即ちＳ軸まわりに自由に回転する回転基板が取り付けられる。回転基板上において、下部アームは、水平軸、即ちＬ軸まわりに軸支持され、前後方向に揺動する。下部アームの上端において、上部アームは、水平軸、即ちＵ軸まわりに軸支持され、上下方向に揺動する。上部アームの先端には、手首本体と、揺動体と、回転体とを備える手首部が取り付けられる。手首本体は、上部アームの長さ方向の中心軸、即ち、Ｒ軸まわりに自由に回転するように配置される。揺動体は、手首本体先端のＲ軸と直交する軸、即ち、Ｂ軸まわりに軸支持され、揺動する。回転体は、揺動体の先端の回転軸、即ちＴ軸まわりに回転する。各関節位置には、回転を駆動するモータ、及び制御用の角度センサーやスピードセンサー等の部品が内蔵される。特定の工業システムにおいては、ロボットの外部にカメラ、距離センサー等の部品が追加される場合もある。ロボット制御器４０３は、ケーブル４０２を介して各駆動モータと、これらのセンサーと、カメラ等の部品とを信号で繋ぎ、設定された動作モード及びフィードバックされた検出信号などに基づいて、工業ロボットの走行、姿勢及び手首部の操作等を制御する。それぞれの自動化作業のニーズに応じ、工業ロボットシステムの構造は様々であり、図４は単なる例示に過ぎない。
【００４２】
図５ａはドライアイス清掃ロボットシステムの構造図であり、このシステムは、清掃ロボット５０１と、清掃ロボット５０１の手首部先端に取り付けられたドライアイス・スプレーガン５０２（洗剤用スプレーガン）とを備える。ドライアイス・スプレーガン５０２は、ドライアイス輸送パイプ５０３（洗剤輸送パイプ）を介してドライアイス清掃機５０４のドライアイス出口（洗剤出口）に接続される。清掃システム制御装置５０５は、ドライアイス清掃機５０４と清掃ロボット５０１とを信号で連結させ、ドライアイス清掃機５０４と清掃ロボット５０１とを協働させる。例えば、ドライアイス清掃機５０４を動作させる際に、設定された清掃モードに基づいて清掃ロボット５０１の姿勢変更を制御し、噴射対象の機械装置６０を清掃する。清掃ロボット５０１は、例えば図４に示す６自由度ロボットであってもよい。噴射対象の機械装置６０が清掃ロボット５０１の作業領域に位置する際に、清掃ロボット５０１の手首部先端はドライアイス・スプレーガン５０２を従動させ、清掃モード中に規定されたステップ及びパラメータに基づいて、アーム及び手首部の回転角度を制御し、ドライアイス顆粒を機械装置６０の底面以外の各表面に噴射し、機械装置６０の清掃すべき全ての表面に対して清掃処理を行う。清掃モードにより、重要部位に対する重点的な清掃を設定してもよい。例えば、ある特定構造位置に対して、清掃時間を延長し、ドライアイス・スプレーガンの圧力を増大させること等が挙げられる。このような過程は、走行装置５１上のリフト機構の協力を必要とする可能性がある。リフト機構により、塗装対象の機械装置６０に対して必要な昇降操作を行ってもよい。或いは、清掃ロボット５０１が位置するステーションの昇降を制御し、清掃中の清掃高さに合わせてもよい。図５ａに示すドライアイス清掃ロボットシステムにおいて、清掃システム制御装置５０５は、ドライアイス清掃ロボットシステムを制御し、機械装置６０に対する清掃作業を自動的に行う。洗剤はドライアイスに制限されず、他の洗剤を利用することもできる。
【００４３】
一般的な機械装置を清掃する場合、清掃システム制御装置５０５による清掃機への制御及び清掃過程への協調制御は、１つの制御器により実現することができる。また、図５ｂに示すように、清掃システム制御器５０５１及び清掃器制御器５０５２の２つの制御器が備えられていてもよい。清掃器制御器５０５２は清掃器を制御する。清掃システム制御器５０５１は、清掃の全過程において，清掃器制御器５０５２及び他の制御器間の動作を協調制御する。もし清掃される機械装置が工業ロボットであれば、図５ｃに示すように、清掃システム制御装置５０５はロボット制御器５０５３を更に備えてもよい。清掃システム制御器５０５１は、清掃器制御器５０５２、ロボット制御器５０５３及び他の制御器間の動作を協調制御する。清掃システム制御器５０５１と、清掃器制御器５０５２と、ロボット制御器５０５３とは、これらのうちの任意の２つを組み合わせて構成されていてもよいし、これらの全てを組み合わせて構成されていてもよいし、勿論それぞれ別置して構成されていてもよい。これらは相互にバスまたはインタフェース回路通信にて接続される。例えば、清掃器制御器５０５２はドライアイス清掃器に設置されてもよい。
【００４４】
図６ａは塗装ロボットシステムの構造図であり、塗装ロボット６０１と、塗装ロボット６０１の手首部先端に取り付けられた塗料用スプレーガン６０２とを備える。塗料用スプレーガン６０２は、塗料輸送パイプ６０３を介して塗装機６０４の塗料出口まで接続されている。塗料輸送パイプ６０３は、ロボット６０１のアーム部及び手首部の中空構造を貫いている。塗装システム制御装置６０５は、塗装機６０４と塗装ロボット６０１とを信号で連結させ、塗装機６０４と塗装ロボット６０１とを協働させる。例えば、塗装機６０４を動作させる際に、設定された噴射モードに基づいて、塗装ロボット６０１の姿勢変更を制御し、噴射対象の機械装置６０に対して噴射を行う。例えば、塗装ロボット６０１は、図４に示す６自由度ロボットであってもよい。噴射対象の機械装置６０が塗装ロボット６０１の作業領域に位置する際に、塗装ロボット６０１の手首部先端は、塗料用スプレーガン６０２を従動させ、噴射モード中に規定されたステップ及びパラメータに基づいて、アーム及び手首部の回転角度を制御し、塗料を機械装置６０の底面以外の各表面に対して噴射する。噴射モードにより、重要部位に対する重ね噴射を設定してもよい。一例として、ある特定構造位置に対して、噴射時間を延長し、塗料用スプレーガンの圧力を増大させること等が挙げられる。このような過程は、走行装置５１上のリフト機構の協力を必要とする可能性がある。リフト機構により、塗装対象の機械装置６０に対して、必要な昇降操作を行ってもよい。或いは、塗装ロボット６０１が位置するステーションの昇降を制御し、塗装途中の塗装高さに合わせてもよい。図６ｂは塗装ロボット６０１のアーム及び手首部の中空構造図である。ここで、中空構造は、塗料輸送パイプ６０３のために設置されたものである。塗料輸送パイプ６０３は、塗装ロボット６０１のアーム及び手首部の中空構造を介して塗料用スプレーガン６０２に接続される。これにより、作業中の塗料輸送パイプ６０３とロボットのアームとの干渉を効果的に防ぐことができ、作業空間も節約できる。図６に示す塗装ロボットシステムの塗装機６０４に塗装機制御器を独立設置してもよい。塗装システム制御装置６０５は、塗装機制御器により塗装機の動作を制御してもよい。塗装システム制御装置６０５は、１つの制御器で実施されてもよいし、図６ｃ及び図６ｄに示すように、２つまたは３つの制御器で実施されてもよい。なお、２つまたは３つの例は清掃システム制御装置５０５にも示されている。
【００４５】
図５ａに示すドライアイス清掃ロボットシステム及び図６ａに示す塗装ロボットシステムを、実施例１に係るシステムに用いれば、自動化作業システムが得られる。自動化作業システムは、清掃室１０には、自動清掃できるドライアイス清掃ロボットシステムを備え、下塗り室３１には、自動的に下塗りする下塗りロボットシステムを備え、上塗り室３２には、自動的に上塗りする上塗りロボットシステムを備える。
【００４６】
更に、異なる機械装置ではその構造も異なるため、ロボットで自動化清掃及び塗装作業を行う場合、異なる機械装置に対し異なる清掃動作モード及び噴射動作モードを設定する必要がある。ドライアイス清掃ロボットシステム、下塗りロボットシステム及び上塗りロボットシステムが作業対象を自動的に識別するために、対応の動作モードを適用しなければならない。そのためには、走行装置５１に、取り外し可能な無線信号送信機を取り付け、送信する無線信号に、機械装置のＩＤ識別子を含ませてもよい。ドライアイス清掃ロボットシステム、下塗りロボットシステム及び上塗りロボットシステムそれぞれに、無線信号受信器を設置してもよい。当該無線信号受信器によりＩＤ識別子が含まれた無線信号を受信し、接続された制御器にこれを送信し、塗装対象の機械装置とマッチする動作モードを適用してもよい。具体的な技術は、当業者にとって周知のものであるため、詳細な説明を省略する。
【００４７】
ロボットでステップＳ２０１、Ｓ２０３及びＳ２０４を実行することは、塗装効率を効果的に向上できる。ロボットの手首部先端に接続されたスプレーガンは、機械装置の異なる表面及び各角度全てをカバーできる。例えば、ボックス型の機械装置、自動車ボディ等に対して効果よくカバーできる。しかしながら、一部の部品間に回転接続関係を有する機械装置の場合、例えば、噴射対象の機械装置自体が複数のアーム関節の直列接続構造の工業ロボットであり、これらのアーム関節が２つのアーム関節ごとに可動に配置された場合、ある表面は、特定の回転角度の姿勢をとる場合のみ、露出されるが、他の回転角度の姿勢をとる場合、遮られてしまう。工業ロボットが単一姿勢のままで清掃作業を行うと、遮られた表面は、清掃できず、清掃効果に影響を及ぼす。また、工業ロボットが単一姿勢のままであれば、噴射の際にも遮られた表面を塗装できないため、後に、このような表面を補正しなければならない。これは、塗装品質及び塗装効率に大きな影響を及ぼす。
【００４８】
実施例３では、塗装対象のロボットである工業ロボットの例を挙げる。実施例３は、可動に配置された２つの隣接部品間の、単一姿勢では遮られる表面を露出するように、ドライアイス清掃及び塗装中に工業ロボットの姿勢変更を制御し、清掃及び噴射品質を確保することにより、後の補正作業を防ぎ、噴射効率を更に向上する。
【００４９】
実施例３は、自動化塗装を実現するものであり、図７に示すように、システムバスで下記の制御器を連結して制御システム全体を構成する。
【００５０】
搬送制御器７０１は、走行装置５１及び走行装置５１上に設置可能のリフト機構に対する制御器である。具体的に、搬送制御器７０１は、走行装置５１における駆動システム及びリフト機構における油圧昇降システムを制御し、走行装置５１を搬送装置５０に沿って指定の作業位置までに走行するようにする。
【００５１】
清掃システム制御器７０２は、ドライアイスロボット清掃システムの制御器であり、ドライアイス清掃機制御器７０２１は、ドライアイスロボット清掃システムにおけるドライアイス清掃機の制御器である。ドライアイス清掃機制御器７０２１は、清掃システム制御器７０２の指令に基づいて、ドライアイス清掃機におけるドライアイスと圧縮空気との割合と、ポンプの圧力と、スプレーガンの圧力等とを、具体的に制御する。ドライアイス容器には、貯蔵量センサーを設置し、これによりドライアイス貯蔵量をリアルタイムに監視してもよい。ドライアイス清掃機制御器７０２１は、貯蔵量センサーの検出信号に基づいて、ドライアイス貯蔵量が一定値までに低下すれば、アラームを鳴らし、必要に応じて、清掃システム制御器７０２に、清掃作業を停止するように更に通知してもよい。
【００５２】
ロボット制御器（７０３１、７０３２、７０３３）は、塗装対象のロボットが異なる処理ステップの作業位置にある場合に用いられる制御器である。図１に示すように、もし、噴射システムが複数のロボットに同時噴射する必要がない場合、ロボット制御器（７０３１、７０３２、７０３３）は、１つの制御器であってもよい。図３に示す自動化生産ラインで作業する場合、複数のロボットを同時に処理しなければならない。例えば、図３のように３つの場合、異なる作業位置に対して３つのロボット制御器を設置しなければならない。
【００５３】
昇温室制御器７０４は、昇温室における保温装置の制御器である。
【００５４】
下塗りシステム制御器７０５及び上塗りシステム制御器７０６（以下、これらを総称して「塗装システム制御器」という。）は、それぞれ下塗りロボットシステムと上塗りロボットシステムとの制御器である。塗装機制御器（７０５１、７０６１）は、それぞれ上下塗りロボットシステムにおける塗装機の制御器である。塗装機制御器（７０５１、７０６１）は、それぞれ塗装システム制御器の指令に基づいて、塗装機における圧縮空気ポンプの圧力及び塗料用スプレーガンの圧力等を具体的に制御する。塗料タンクに、貯蔵量センサーを設置し、塗料貯蔵量をリアルタイムに監視してもよい。塗装機制御器（７０５１、７０６１）は、貯蔵量センサーの検出信号に基づいて、塗料貯蔵量が一定値まで低下すれば、アラームを鳴らし、必要に応じて、塗装システム制御器に噴射作業を停止するように更に通知してもよい。
【００５５】
清掃システム制御器７０２は、ドライアイス清掃ロボットの制御器として、ドライアイス清掃機制御器７０２１と塗装対象のロボット制御器７０３１とを同時に協調制御し、ドライアイス清掃ロボットシステムと塗装対象のロボットとをお互いに協力させ、清掃中に、塗装対象のロボットの姿勢を変更し、ロボットにおける任意の２つの可動な部品間の、単一姿勢では遮られる表面を清掃できるようにする。
【００５６】
下塗りシステム制御器７０５は、下塗りロボットの制御器として、塗装機制御器７０５１と塗装対象のロボット制御器７０３２とを同時に協調制御し、下塗りロボットシステムと塗装対象のロボットとをお互いに協力させ、塗装中に、塗装対象のロボットの姿勢を変更し、ロボットにおける任意の２つの可動な部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるようにする。
【００５７】
同様に、上塗りシステム制御器７０６は、上塗りロボット制御器として、塗装機制御器７０６１と塗装対象のロボット制御器７０３３とを同時に協調制御し、上塗りロボットと塗装対象のロボットとを相互に協力させる。上塗り中に、塗装対象のロボットの姿勢を変更し、ロボットにおける任意の２つの可動な部品間の、単一姿勢では遮られる表面を塗装できるようにする。
【００５８】
上塗り及び下塗りにおいて、もし、排気システムの協調が必要であれば、排気システム制御器（７０５２,７０６２）を噴射作業に参入させてもよい。
【００５９】
搬送制御器７０１、清掃システム制御器７０２、昇温室制御器７０４、下塗りシステム制御器７０５及び上塗りシステム制御器７０６の間は、システムバスを介して相互連結され、かつ、信号を相互制御する。各ステップの間で協調作業を行い、前のステップが終了すると、次のテップをトリガーするように、完全な自動化生産ライン作業を行う。ここで利用する協調制御原理は当業者により周知のため、詳細な説明を省略する。
【００６０】
以下、清掃及び塗装中に、塗装対象的ロボットの姿勢変更を如何に制御するのかについて詳細に説明する。図８は、工業ロボットの塗装過程における姿勢の変換を示す図である。工業ロボットの１つのアームが一定の角度を回転後、台座と可動に接続される部分において、斜線領域Ｑは露出され、塗装できるようになる。
【００６１】
図８に示すように、走行装置上には、機械設備を固定する固定装置８０１と、昇降制御できる昇降台８０２が設置されてもよい。固定装置８０１は、機械設備を固定するように機能し、昇降台８０２は、清掃または塗装過程において機械設備の高さを調整するように機能する。図８はイメージ図に過ぎず、当業者は多様な構造で実現できる。ここでは、詳しい説明を省略する。
【００６２】
塗装対象である機械装置が工業ロボットである場合、工業ロボットは清掃室、下塗り室および上塗り室において、各室のロボット制御器と通信接続される必要がある。各室において、ロボット制御器のケーブルはホルダーに掛けることが可能である。図９ａ及び図９ｂに示すように、ホルダーには信号センサー９０１と、ドグ９０２と、ハンガー９０３とが設置されてもよい。ドグ９０２と、ハンガー９０３とは、自己弾性接続される。図９ａに示すように、ハンガー９０３にロボット制御器のケーブルが掛かっていない場合、信号センサー９０１はハンガーの上部を検出し、ロボット制御器に検出信号を送信する。ハンガー９０３にロボット制御器のケーブルが掛かっている場合に、信号センサーはハンガーの上部を検出できないため信号の発送は中止される。ロボット制御器は、検出信号を受信できない場合、ケーブルが接続されていないと判断する。即ち、塗装対象である工業ロボットはまだ作業位置まで移動していないと判断する。検出信号を受信する場合に、ロボット制御器は、ケーブルが接続されていると判断する。即ち塗装対象である工業ロボットは既に作業位置に到着していると判断する。当該検出信号は作業を開始するか否かを判断する制御信号として用いられる。工業ロボットが作業位置にまだ到着していない場合、各制御器は暫く作業を停止する。
【００６３】
図１０に示すように、清掃システム制御器７０２が実行する清掃制御フローは、主に下記のステップを備える。ステップ１００１では、塗装対象のロボットが作業位置に到達したことを確認する。ステップ１００２では、塗装対象のロボットＩＤ識別子を識別する。ステップ１００３では、識別したＩＤ識別子に基づいて、対応する動作モードを適用する。ステップ１００４１では、作業を開始するようにドライアイス清掃ロボットを制御する。ステップ１００４２では、作業を開始するようにドライアイス清掃機を制御する。ステップ１００４３では、塗装対象のロボットの姿勢変更を制御する。ステップ１００５において、清掃が終了する。ステップ１００６では、清掃ステップ終了指令を出す。清掃ステップ終了指令は、次のステップのトリガーとなる。
【００６４】
上記の制御フローにおいて、ステップ１００４１、１００４２及び１００４３は同時に行われてもよいし、互いに前後入れ替わった順位で行われてもよい。これらはニーズに応じて設定可能である。ステップ１００４３が実行された後、清掃中に、ロボット制御器７０３１は、塗装対象のロボットが予定の動作モードで姿勢を変更するように制御を実行する。姿勢変更中に一時停止が必要となる際に、清掃システム制御器７０２に作業を一時停止するように通知してもよい。或いは、自体に運行異常が出る際に、清掃システム制御器７０２に作業を一時停止するように通知してもよい。姿勢変更中に、清掃システム制御器７０２及びロボット制御器７０３１は、それぞれ予定の動作モードで作業を行ってもよいし、協力して作業を行ってもよい。例えば、ロボット制御器７０３１が塗装対象のロボットをある特定の姿勢に変更する際に、ある位置に対して重点的な清掃を行うように清掃システム制御器７０２に通知し、かつ、重点的に清掃する位置を清掃システム制御器７０２に送信してもよい。この場合、清掃システム制御器７０２は、清掃機制御器７０２１により、ドライアイスの噴射圧力、密度等を増加する。具体的な制御フローは、当業者がロボットの構造特徴に基づいて設定できるために、本発明の実施例は、これに対して限定しない。ロボットの清掃途中に、ロボットの姿勢変更を制御し、ある単一姿勢では遮られる表面に対し清掃を実施できれば、全て本発明の保護範囲に属する。姿勢変更は、任意のアーム関節の回転角度の変更と、ロボットの全体位置の変更と、方向変更等のうちの少なくとも１つを含む。ここで、図８に示すように、任意の２つのアーム関節間の姿勢変更を制御することは、実質、２つのアーム関節間の回転角度を制御することである。本実施例において、好ましくは、２つの可動な部品それぞれの限界位置まで姿勢を変更してもよい。例えば、下部アームがＬ軸に沿って回転する際に、前後２つの回転角度の間で変更し、配置により遮られた全部の表面を露出してもよい。更に、２つの可動な部品ごとに、その姿勢変更をそれぞれ制御しながら、重点的な清掃を行ってもよい。上記の動作を実施するためには、噴射されるロボットの構造特徴に基づいて動作モードを予め設定すればよい。
【００６５】
図１１に示すように、下塗りシステム制御器７０５と上塗りシステム制御器７０６の塗装制御原理は、完全に同様であり、かつ、姿勢変更原理及び清掃途中の姿勢変更原理も完全に同様である。下塗り制御フローの例を挙げ、ドライアイス清掃制御フローとの主な相違点となるステップは、下記とおりである。
【００６６】
ステップ１１０４１では、作業を開始するように塗装ロボットを制御する。ステップ１１０４２では、作業を開始するように塗装機を制御する。ステップ１１０４３では、姿勢変更するように塗装対象のロボットを制御する。ステップ１１０５において塗装を終了する。ステップ１１０６では、塗装ステップ終了指令を出す。
【００６７】
清掃ロボット及び噴射対象のロボットは、それぞれ設定された動作モードに基づいて作業を行い、また、噴射ロボット及び噴射対象のロボットそれぞれが、設定された動作モードに基づいて作業を行う際に、清掃途中及び任意の噴射途中に、下記のシナリオが見られる。
【００６８】
設定された姿勢に変更しながらドライアイス清掃ロボット或いは噴射ロボットが噴射対象のロボットに対して作業を行うのと同時に、噴射対象のロボットも設定されたモードで姿勢を変更する。特に、２つの可動な部品ごとに、２つの部品が相対的に移動するように、作業に際して姿勢を変更し、特に、相対の限界位置で姿勢を変更する。もし、２つの可動な部品のうちの１つが固定部品である場合、他の１つを各限界位置までに移動するように制御する。もし、２つとも動く部品であれば、２つの部品が相対的に同時移動するように制御してもよいし、１つが動かず、他の１を各限界位置まで移動するように制御してもよい。このように、姿勢を何回か繰り返して変更すると、清掃或いは噴射を受けるべき全ての表面は、全部カバーされるようになる。ロボットの姿勢制御原理は、当業者により周知されている。実施例３によれば、姿勢制御原理を利用して、ロボットのドライアイス清掃途中及び噴射途中に、ロボットの姿勢を制御し、清掃効果及び噴射品質を大幅に向上し、ロボットの噴射品質を確保できる一方、後続の補正工程も削減できる。特に、図７に示す制御システムを、図３に示す噴射システムに適用する際、自動化生産ライン作業を完全に実現し、噴射作業の効率を向上する。
【００６９】
上記いずれの実施例も、水性塗料で噴射することができ、水性塗料の場合は、汚染及び環境保護処理コストを効果的に削減できる。また、必要に応じ、溶剤塗料、紛体塗料を使用することもでき、水性塗料に制限されるわけではない。
【００７０】
上記実施例３に示すロボット構造は一例に過ぎず、ロボットの具体的な構造はこれに制限されない。
【００７１】
実施例３に示す制御システム構造は一例に過ぎず、当業者がこの実施例に開示された内容を様々な制御システムに用いることは、全て本発明の保護範囲に属する。
【００７２】
実施例３に係る清掃及び噴射途中に作業対象に対して姿勢変更制御を行うことは、作業対象が工業ロボットである場合に制限されるわけではない。任意のマルチアーム関節の可動な製品に対し、実施例３に係る方法で噴射品質及び効率を向上することができる。例えば、自ら動くように制御され姿勢を変更するロボットのような製品ではない場合、マルチアームロボットを利用することができる。マルチアームロボットの各アームで製品の一部部位を把持し、清掃及び噴射途中で製品に対して姿勢変更の操作を行ってもよい。
【００７３】
実施例３に示す清掃ロボットシステムは、必要に応じて他の洗剤を使用することもでき、洗剤はドライアイスに制限されるわけではない。
【００７４】
無論、当業者により、上述した実施形態に記述された技術的な解決手段を改造し、或いはその中の一部の技術要素を置換することもできる。そのような、改造と置換は各実施形態の技術的範囲から逸脱するとは見なされない。
【符号の説明】
【００７５】
１…塗装システム、１０…ドライアイス清掃室、１１…ドライアイス清掃システム、２０…昇温室、２１１…室内装置、２１２…室外装置、２１…保温装置、３１…下塗り室、３２…上塗り室、４０…乾燥室、５０…搬送装置、５１，５１１〜５１５…走行装置、６０，６０１〜６０５…機械装置、３１１…下塗りシステム、３２１…上塗りシステム、４０１…工業ロボット、４０２…ケーブル、４０３…ロボット制御器、５０１…清掃ロボット、５０２…ドライアイス・スプレーガン（洗剤スプレーガン）、５０３…ドライアイス輸送パイプ（洗剤輸送パイプ）、５０４…ドライアイス清掃機、５０５…清掃システム制御装置、６０１…塗装ロボット、６０２…塗料用スプレーガン、６０３…塗料輸送パイプ、６０４…塗装機、６０５…塗装システム制御装置、７０１…搬送制御器、７０２…清掃システム制御器、７０４…昇温室制御器、７０５…下塗りシステム制御器、７０６…上塗りシステム制御器、５０５１…清掃システム制御器、５０５２，７０２１…清掃器制御器、５０５３，７０３１，７０３２，７０３３…ロボット制御器、７０２１…ドライアイス清掃機制御器、７０２１…清掃機制御器、７０５１，７０６１…塗装機制御器、７０６１…塗装機制御器。
【図１】
2015186800.tif 000003
【図２】
2015186800.tif 000004
【図３】
2015186800.tif 000005
【図４】
2015186800.tif 000006
【図５ａ】
2015186800.tif 000007
【図５ｂ】
2015186800.tif 000008
【図５ｃ】
2015186800.tif 000009
【図６ａ】
2015186800.tif 000010
【図６ｂ】
2015186800.tif 000011
【図６ｃ】
2015186800.tif 000012
【図６ｄ】
2015186800.tif 000013
【図７】
2015186800.tif 000014
【図８】
2015186800.tif 000015
【図９ａ】
2015186800.tif 000016
【図９ｂ】
2015186800.tif 000017
【図１０】
2015186800.tif 000018
【図１１】
2015186800.tif 000019