(57)【要約】【課題】塗装装置及びその装置を用いた塗装方法において、簡単な構成により被塗装物の形状変更に対する条件設定変更を容易とし、装置操作やメンテナンスに熟練者を必要とせず、安定に均一な塗装膜を得るものとする。【解決手段】塗装装置１は、略直方体の被塗装物２を塗装ガン５で塗装するものであり、被塗装物２の前面に直交し、水平回転軸の回りに回転可能な塗装ガン回転アーム３と、該アーム３に一体的に固定された支持アーム４と、両アーム３、４からなる平面内に塗料噴出方向を持ち支持アーム４に固定された塗装ガン５と、塗装ガン上下駆動手段６と、被塗装物２を水平方向に順次移動させる被塗装物保持手段７を備える。回転アーム３の回りの回転、塗装ガン５の上下動、被塗装物２の水平移動の３軸制御により塗装ガンと被塗装物の相対位置を制御して塗装でき、設定条件が少なく条件出しが容易である。【選択図】  図１
2004283753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線を鉛直にして水平に移動する略直方体の被塗装物の前面、左側面、右側面、上面、及び下面のいずれかを塗装ガンで塗装する塗装装置であって、
被塗装物の前面に直交する面内に水平回転軸を有し、この水平回転軸の回りに回転可能な塗装ガン回転アームと、
前記塗装ガン回転アームに一体的に固定された支持アームと、
前記塗装ガン回転アームと支持アームからなる平面内に塗料噴出方向を持つように前記支持アームに固定された塗装ガンと、
前記塗装ガン回転アームを前記被塗装物の略鉛直長さに亘って上下動する塗装ガン上下駆動手段と、
複数の被塗装物を載置し、前記塗装ガンの前方において水平方向に各被塗装物を順次移動させる被塗装物保持手段と、を備えたことを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
前記支持アームに対する塗装ガンの塗料噴出方向の角度を調節する角度調節手段と、
塗装ガン回転アームを回転軸に沿って移動して前記塗装ガンと被塗装物との距離を調節する距離調節手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の塗装装置を用いた塗装方法であって、
水平方向に移動する被塗装物の左側面を、前記塗装ガンを上方又は下方に移動させながら塗布する左側面塗布過程と、
水平方向に移動する被塗装物の右側面を、前記塗装ガンを上方又は下方に移動させながら塗布する右側面塗布過程と、
水平方向に移動する被塗装物の上面を塗布する上面塗布過程と、
水平方向に移動する被塗装物の下面を塗布する下面塗布過程と、
前記各塗布過程の前又は後に塗装ガン回転アームを回転するアーム回転過程と、を含むことを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易塗装装置及びその装置を用いた塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多軸のロボットアームに塗装ガンを取り付け、アームを自在に動かして、塗装を行う装置が知られている。同様に多軸ロボットを用いて、台車上に整列して載置した被塗装物を台車上から取り出して、固定塗装ガンの下面に搬送し、続いてそのロボットが固定塗装ガンの下面で被塗装物の向きを順次に変えて塗装し、塗装の完了した被塗装物を元の位置に戻す動作を繰り返す塗装装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ロボットを用いないで人が塗装ガンを操作して塗装する方法が、従来から行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−７７１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した多軸のロボットアームに塗装ガンを取り付けた装置や、特許文献１に示されるような塗装装置においては、良好な塗装の塗装物を得ることが出来るが、ロボットの動きが複雑なため、被塗装物の形状を変更した場合、ロボット操作の条件設定変更に長時間を要し、また、装置操作やメンテナンスに熟練者を必要とするという問題点がある。また、設備費が高価であるなどの問題もある。また、ロボットを用いないで、人が塗装ガンを操作して塗装する方法においては、設備は簡便であるが、安定に均一な塗膜を得ることが難しいという問題や、塗装ガンを操作する人に対する作業環境が悪い等の問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により被塗装物の形状変更に対する条件設定変更が容易であり、装置操作やメンテナンスに熟練者を必要とせず、安定に均一な塗膜を得ることができ、人に対する作業環境を良くできる、安価な塗装装置及びその装置を用いた塗装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、中心線を鉛直にして水平に移動する略直方体の被塗装物の前面、左側面、右側面、上面、及び下面のいずれかを塗装ガンで塗装する塗装装置であって、被塗装物の前面に直交する面内に水平回転軸を有し、この水平回転軸の回りに回転可能な塗装ガン回転アームと、塗装ガン回転アームに一体的に固定された支持アームと、塗装ガン回転アームと支持アームからなる平面内に塗料噴出方向を持つように支持アームに固定された塗装ガンと、塗装ガン回転アームを被塗装物の略鉛直長さに亘って上下動する塗装ガン上下駆動手段と、複数の被塗装物を載置し、塗装ガンの前方において水平方向に各被塗装物を順次移動させる被塗装物保持手段と、を備えたものである。
【０００７】
上記構成においては、塗装ガン回転アーム回りの回転、塗装ガン回転アームの被塗装物の略鉛直長さに亘っての上下動、及び各被塗装物の水平方向への順次移動によって、塗装ガンと被塗装物の相対位置を制御して、略直方体の被塗装物の前面、左側面、右側面、上面、及び下面のいずれかを塗装ガンで塗装するようにしたので、塗装作業における調整すべき可動軸が３軸である簡易な塗装装置を実現できる。また、３軸制御であるので、装置設備費が安価であり、操作のための設定条件が少なくて条件出しが容易であり、さらに、人が塗装ガンを持って行う手吹塗装に比べて、人に対する作業環境を良くでき、より安定した膜厚品質（均一塗装）の塗装が容易に行える。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の塗装装置において、支持アームに対する塗装ガンの塗料噴出方向の角度を調節する角度調節手段と、塗装ガン回転アームを回転軸に沿って移動して塗装ガンと被塗装物との距離を調節する距離調節手段と、をさらに備えたものである。
【０００９】
上記構成においては、塗料噴出方向の角度を調節する角度調節手段と、塗装ガンと被塗装物との距離を調節する距離調節手段と、をさらに備えているので、被塗装物に対応した塗装ガンの最適角度、塗装ガンの最適位置の設定が容易にできる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の塗装装置を用いた塗装方法であって、水平方向に移動する被塗装物の左側面を、塗装ガンを上方又は下方に移動させながら塗布する左側面塗布過程と、水平方向に移動する被塗装物の右側面を、塗装ガンを上方又は下方に移動させながら塗布する右側面塗布過程と、水平方向に移動する被塗装物の上面を塗布する上面塗布過程と、水平方向に移動する被塗装物の下面を塗布する下面塗布過程と、各塗布過程の前又は後に塗装ガン回転アームを回転するアーム回転過程と、を含むものである。
【００１１】
上記塗装方法においては、簡単な操作で、条件出しを容易に行うことができ、人が塗装ガンを持って行う手吹塗装に比べて、より安定した膜厚品質（均一塗装）の塗装が容易に行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る塗装装置及びその装置を用いた塗装方法について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は塗装装置の側面図を示し、図１（ｂ）は平面図を示す。塗装装置１は、被塗装物２の前面２１に直交し、前面２１の略２等分鉛直面内にある水平回転軸が定義され、水平回転軸の回りに回転可能な塗装ガン回転アーム３と、塗装ガン回転アーム３に一体的に固定された支持アーム４と、塗装ガン回転アーム３と支持アーム４からなる平面内に塗料噴出方向を持つように支持アーム４に固定された塗装ガン５とを備えている。
【００１３】
また、塗装装置１は、塗装ガン回転アーム３を被塗装物２の略鉛直長さに亘って上下動する塗装ガン上下駆動手段６と、複数の被塗装物２を載置し、塗装ガン５の前方において水平方向に各被塗装物２を順次移動させる被塗装物保持手段７と、を備えている。
【００１４】
この塗装装置１は、略直方体の被塗装物２の前面２１、左側面２２、右側面２３、上面２４、及び下面２５の５面を塗装ガン５で塗装する。その略直方体の被塗装物２は、中心線を鉛直にして、被塗装物保持手段７の保持アーム７１に着脱自在に保持され、塗装ガン５の前方において水平に移動しながら塗装される。
【００１５】
被塗装物保持手段７は、被塗装物２を載置（保持）する保持アーム７１と、複数の保持アーム７１を外方に向けて保持した円筒部材７２と、この円筒部材７２の直径方向に亘って設けられ、その中心を回転軸７４によって支持された、横木部材７３を備えている。また、回転軸７４の下方は、回転モータ７５の回転軸に固定されており、塗装時に回転モータ７５が一定速度で回転されることによって、各保持アーム７１に保持された同一形状の複数の被塗装物２が、塗装ガン５の前方において水平に、矢印Ｍ３の方向に移動しながら順次塗装される。
【００１６】
支持アーム４に対する塗装ガン５の塗料噴出方向の角度、すなわち被塗装物２の側面を塗装するときの角度α、及び上下面を塗装するときの角度βは、それぞれ角度調節手段８によって調節可能であり、これらの角度α、βは、通常、同一被塗装物２に対する塗装の場合、同一角度（α＝β）に設定される。
【００１７】
塗装ガン５と被塗装物２の水平距離ｄｉ，ｄ２は、塗装ガン回転アーム３をその回転軸に沿って前後に移動する距離調節手段９によって調節可能である。
【００１８】
塗装ガン５の塗装位置と、被塗装物２の各被塗装面の関係について説明する。図２（ａ）は塗装ガンの動作概念を示し、図２（ｂ）は被塗装物表面の塗装の様子を示す。塗装ガン５の配置Ａにおいて、被塗装物２の前面２１の左半分を含む左側面の塗装が行われる。配置Ａは、支持アーム４が水平の状態であり、塗装ガン５から塗料が水平に噴出される。左側面２２の塗装中は、塗装ガン５は、配置Ａの状態とされ、矢印Ｍ２で示される方向に沿って、前出の図１に示される塗装ガン上下駆動手段６を用いて、上下に移動される。
【００１９】
塗装ガン５の配置Ｂにおいて、前記同様に、塗装ガン５が上下に移動され、被塗装物２の前面２１の右半分を含む右側面２３の塗装が行われる。
【００２０】
塗装ガン５の配置Ｃにおいて、被塗装物２の上面２４の塗装が行われる。配置Ｃは、塗装ガン支持アーム４が鉛直の状態であり、塗装ガン５の斜め下方において水平方向に移動する被塗装物２の上面２４に向けて塗料が噴出される。
【００２１】
塗装ガン５の配置Ｄにおいて、前記同様に、被塗装物２の下面２５の塗装が行われる。
【００２２】
配置Ａと配置Ｂは、互いに支持アーム４を塗装ガン回転アーム３の回りに矢印Ｍ１で示すように１８０゜回転した状態である。また、配置Ｃ及び配置Ｄは、配置Ａ又は配置Ｂの状態から、支持アーム４を塗装ガン回転アーム３の回りに矢印Ｍ１で示すように９０゜回転した状態である。
【００２３】
このように、被塗装物の５面の塗装に際して制御すべき塗装ガン５と被塗装物２との相対運動の自由度は、矢印Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３で示めされる３軸に関する自由度のみであり、簡易な塗装装置が実現される。
【００２４】
上述の各配置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける塗装の様子を説明する。図３（ａ）は上面塗装、図３（ｂ）は下面塗装、図４（ａ）は左側面塗装、及び図４（ｂ）は右側面塗装の様子を示す。塗装ガンの配置変え、及び各配置における塗装の間、被塗装物２は、被塗装物保持手段７によって保持されて一定速度で水平回転をしている。
【００２５】
次に、上述の塗装装置を用いた塗装方法について説明する。図５は塗装工程のフローを示す。前出の図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。まず、塗装ガン５の配置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設定が行われる（Ｓ１）。この配置設定により決められた配置設定条件は、図示しない制御装置に記憶され、以下の自動塗装処理において、塗装ガンの配置が自動設定される。塗装ガン５の配置Ａにおいて、塗装ガン回転アーム３の先端と被塗装物２の中心との距離ｄ１が被塗装物２の最大長さの８０％〜１５０％に調節される。また、塗装ガン５のノズル５１が被塗装物２の概略中心点に向くように角度αが設定されて固定される。この配置では、被塗装物２の概略中心部からその左側面が塗装される。配置Ｂは、配置Ａの位置から塗装ガン５を１８０゜回転した配置であり、この配置では、被塗装物２の概略中心部からその左側面が塗装される。
【００２６】
被塗装物２の上面を塗装する配置Ｃと被塗装物２の下面を塗装する配置Ｄが決められる。配置Ｃは、塗装ガン回転アーム３を上方に移動させた位置であり、塗装ガン５のノズル５１が、被塗装物２の概略上部（頂点部）となる位置である。図１（ｂ）に示される配置Ｃ、Ｄにおいて、塗装ガン回転アーム３の先端と被塗装物２の中心との距離ｄ２は、被塗装物２の形状に応じて、必ずしも、配置Ａ、Ｂにおける距離ｄ１と同じでなくてもよい。また、配置Ｃ，Ｄにおける塗装ガン５の角度βは、通常、角度αと同じとされる。
【００２７】
続いて、被塗装物保持手段７に、同一形状、又は略同一形状の複数の被塗装物２が取付られる（Ｓ２）。この後、制御装置に運転開始に指示をすることにより、被塗装物保持手段７の回転による被塗装物２の水平回転移動が開始される（Ｓ３）。
【００２８】
続いて、塗装ガン５が配置Ａに設定される（Ｓ４）。この後、塗料吹付け始動が行われ、塗装ガン回転アーム３の上下動により、被塗装物２の上下方向について、被塗装物２の長さの１０５〜１２０％の範囲にある、正面の左半分を含む左側面の塗装が、１回〜数回行われる（Ｓ５）。被塗装物保持手段７に保持された全ての被塗装物２に対して、この面への塗装が終了すると、塗料吹付けが自動停止される。被塗装物保持手段７は、一連の塗装作業の間、一定の回転速度で回転し続けており、その回転速度は、各被塗装物２について行われる塗装ガン５の上下動の速度と回数に応じて、予め調整されている。
【００２９】
続いて、塗装ガン５が、塗装ガン回転アーム３の回りの１８０゜回転（左右反転）により配置Ｂとされる（Ｓ６）。配置Ａにおけるのと同様の手順で、正面の右半分を含む右側面の塗装が行われる（Ｓ７）。
【００３０】
続いて、塗装ガン５が、９０゜回転されて（Ｓ８）、配置Ｃとされ（Ｓ９）、塗装吹付け始動が行われ、塗装物２の水平移動速度に応じて、各被塗装物に対して、例えば５〜３０秒間、被塗装物２の上面への塗装が行われる（Ｓ１０）。被塗装物保持手段７に保持された全ての被塗装物２に対して、この面への塗装が終了すると、塗料吹付けが自動停止される。
【００３１】
続いて、塗装ガン５が上下反転され（Ｓ１１）、下方へ移動されて（Ｓ１２）、配置Ｄとされる（Ｓ１３）。配置Ｃにおけるのと同様の手順で、被塗装物２の下面への塗装が行われる（Ｓ１４）。
【００３２】
これらの塗装手順の終了後、被塗装物保持手段７の水平回転移動が自動停止される。続いて、被塗装物２が被塗装物保持手段７から取り外されて、被塗装物保持手段７に保持された１組の被塗装物２に対する一連の塗装が完了する（Ｓ１５）。
【００３３】
この後、他に塗装すべき被塗装物があれば（Ｓ１６でＹ）、ステップＳ２から上記手順が繰り返され、他に塗装すべき被塗装物がなければ（Ｓ１６でＮ）、塗装工程が終了する。
【００３４】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、被塗装物保持手段７の回転開始・停止や塗料吹付けの始動・停止は自動でなく手動で行うようにしてもよい。また、塗装ガン５の各配置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設定も、自動で行うことなく、条件設定時に機械的なリミッタを設定しておき、リミッタの設定により手動で各配置を再現して設定するようにしてもよい。また、上述の塗装装置を用いた塗装方法について、その手順は図５に示した塗装工程のフローには限らず、例えば、上下面の塗装のあとに、左右側面の塗装をするようにしてもよい。また、被塗装物保持手段は、上述したような円筒部材７２の各保持アーム７１に被塗装物２を保持して回転するものに限らず、周回するコンベアに固定保持して、塗装ガンの前方を水平移動させるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る塗装装置の側面図、（ｂ）は同装置の平面図。
【図２】（ａ）は同装置における塗装ガンの動作概念を示す斜視図、（ｂ）は同装置による塗装の様子を説明する被塗装物の斜視図。
【図３】（ａ）は同装置による上面塗装の様子を示す斜視図、（ｂ）は同装置による下面塗装の様子を示す斜視図。
【図４】（ａ）は同装置による左側面塗装の様子を示す斜視図、（ｂ）は同装置による右側面塗装の様子を示す斜視図。
【図５】同装置による塗装工程を示すフロー図。
【符号の説明】
１  塗装装置
２  被塗装物
３  塗装ガン回転アーム
４  支持アーム
５  塗装ガン
６  塗装ガン上下駆動手段
７  被塗装物保持手段
８  角度調節手段
９  距離調節手段
２１  前面
２２  上面
２３  下面
２４  左側面
２５  右側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004283753.tif 000006
【図５】
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