(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装ブースと、
前記塗装ブース内に配置され、当該塗装ブース内を移動するワークに対して塗装を行う塗装装置と、
前記塗装装置に供給する種別毎の塗料が充填されたカートリッジを収納するストッカーであって、前記塗装ブース内で充填可能な常用充填カートリッジと、塗装ブース外で充填可能な非常用充填カートリッジとを収納するカートリッジストッカーと、
前記塗装装置に対し所定のカートリッジを交換提供するカートリッジ交換装置と、
を含み、
前記カートリッジストッカーは、
前記非常用充填カートリッジを載置し前記塗装ブースの内外を進退自在なカートリッジキャリアを含み、当該カートリッジキャリアは、常用充填カートリッジの使用中に非常用充填カートリッジの換装を可能にすることを特徴とする多色少量塗装システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記カートリッジキャリアは、前記塗装ブースに形成された開口部を介して進退自在であり、前記カートリッジキャリアと開口部の少なくとも一方には、塗装ブース内外に雰囲気の流通を阻止するシール部材が配置されていることを特徴とする多色少量塗装システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多色少量塗装システム、特に種別毎の塗料をカートリッジで塗装装置に供給する塗装システムにおいて、少量多品種の塗装対応時にも作業効率の低下を防止することのできる多色少量塗装システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動車等の工業製品を塗装する場合、塗料を霧状にして吹き付ける吹き付け塗装が行われている。特に自動車のボディ等のように大型のワークに対しては、塗装ブースの中に配置された複数の塗装装置（塗装ロボット）によって無人の自動塗装が行われる場合が多い。ところで、例えば自動車のボディの塗装ラインでは、自動車の注文に応じた塗装が個々に施されるので、同一形状のワークに対しても様々な塗料色を準備する必要がある。通常、塗装ロボットは、塗装ラインにおいて各色共通で使用されるため、ワークの塗装色が変更になるたびに、塗装ロボットの塗布ガン及びそこまでの経路に残留する切替前の塗料の廃棄や経路の洗浄等を行う必要があった。つまり、塗料色の切替毎に塗装ラインを停止して塗料の廃棄、洗浄作業を行う必要があったため、生産効率が非常に悪かった。
【０００３】
そこで、例えば、特開２０００−１７６３３３号公報等には、塗料色毎に塗料を充填したカートリッジを複数種類準備し、ワークの指定色毎に塗装ロボットに供給するカートリッジを交換する装置が開示されている。この場合、塗装ロボットの塗布ガンのノズル近傍まで達するカートリッジを使用することにより、前述したような残留塗料の廃棄や経路の洗浄作業を排除または、極短時間の簡単な作業で完了させることが可能になり、多色塗装生産を行う場合でも生産効率の低下を招くことが無くなる。
【０００４】
また、自動車の塗装の場合、塗料を帯電させて塗料の塗着効率を向上させる電着塗装が行われているが、霧化する前の液状の塗料を帯電させる場合も、塗料を他の系に対して容易に絶縁状態にできるカートリッジ方式は有効である。
【０００５】
このようなカートリッジを用いた塗装において、自動車のボディ等のように大型のワークの塗装を行う場合、複数の塗装ロボットにより多方向から同時に塗装を行う。また、カートリッジは交換の容易性や塗料の品質の安定化等を考慮して一つのワークに対し１回分使い切りになるように充填が行われている。従って、１台の塗装終了でカートリッジの交換が実施されるが、同じ色の塗装を行うワークが連続して塗装ラインを流れてこなければ、予め準備された充填済みのカートリッジの交換作業のみを行うだけなので、塗装ラインのワーク搬送を停止させることなく連続するワークの塗装を行うことができる。
【０００６】
しかし、自動車等では、人気色が集中する場合が多く、２台以上連続して同じ色の塗装が必要なワークが搬送される場合が多々ある。この場合は、その色のカートリッジを少なくとも２本準備しておけば、一方の使用中に他方の充填が可能になるので、ワークの搬送を停止させることなく連続塗装を行うことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通常、使用済みのカートリッジは塗装ブース内で、塗装ブース外に設けられた塗料タンクから延びる配管を介して塗料の供給を受け充填される。しかし、塗装ブースの中に配置できるカートリッジは、スペース的な制約を受け限界がある。また、塗装ブース内に引き込む塗料タンクの配管の本数にも限界がある。従って、塗装ブース内で自動充填できるカートリッジは、頻繁に使用する塗料のみに限定して準備せざるを得ない。つまり、極たまにしか使用しない塗料（色や成分）に関しては、その都度、特殊作業として、作業者が塗装ブース外で充填したカートリッジを塗装ブース内に持ち込み、塗装ロボットに手差し等でカートリッジを供給しなければならない。この時、安全性を確保するために塗装ロボットやワーク搬送装置等を含む全ての設備の動作は停止する必要がある。また、霧状の塗料が浮遊する塗装ブースの中に入るためには、十分な装備や準備が必要になる。従って、長時間塗装ラインを停止させる必要があり、カートリッジを使用しているにも関わらず、生産性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、使用頻度の低い塗料を使用する場合でも、システムの一時停止を伴うことなく、常用する塗料の取り扱いと同様に塗装作業を行うことのできる容易かつシンプルな構成の多色少量塗装システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、塗装ブースと、前記塗装ブース内に配置され、当該塗装ブース内を移動するワークに対して塗装を行う塗装装置と、前記塗装装置に供給する種別毎の塗料が充填されたカートリッジを収納するストッカーであって、前記塗装ブース内で充填可能な常用充填カートリッジと、塗装ブース外で充填可能な非常用充填カートリッジとを収納するカートリッジストッカーと、前記塗装装置に対し所定のカートリッジを交換提供するカートリッジ交換装置と、を含み、前記カートリッジストッカーは、前記非常用充填カートリッジを載置し前記塗装ブースの内外を進退自在なカートリッジキャリアを含み、当該カートリッジキャリアは、常用充填カートリッジの使用中に非常用充填カートリッジの換装を可能にすることを特徴とする。
【００１０】
ここで、塗料の種別毎とは、例えば塗料の品番等で分類される種別であり、色や成分等で分けられる種類を意味する。また、常用充填カートリッジとは、通常頻繁に使用される塗料が充填されるカートリッジであり、非常用充填カートリッジとは、頻繁には使用されないが、塗装システムの運用において必要な塗料を充填したカートリッジを意味する。
【００１１】
この構成によれば、非常用充填カートリッジの交換は、常用充填カートリッジの使用中、つまり、カートリッジストッカーにカートリッジ交換装置のアクセスがないタイミングで、カートリッジキャリアが塗装ブースから引き出されることによって行われる。従って、塗装ロボットの動作を停止することなく、非常用充填カートリッジの交換が可能になる。その結果、非常用充填カートリッジも常用充填カートリッジと同様に、カートリッジ交換装置で取り扱い連続塗装を行うことができる。なお、非常用充填カートリッジの交換は、手動、半自動、自動いずれの方法によって行ってもよい。
【００１２】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記カートリッジキャリアは、前記塗装ブースに形成された開口部を介して進退自在であり、前記カートリッジキャリアと開口部の少なくとも一方には、塗装ブース内外に雰囲気の流通を阻止するシール部材が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、シール部材とは、例えば、ゴム等の変形自在な樹脂材料や繊維部材で形成した刷毛等で構成することが可能である。なお、塗装ブース内外の雰囲気の流通が所定許容範囲以下になるように流通量を阻止できればよく、必ずしも塗装ブース内を完全な気密状態にする必要はない。
【００１４】
この構成によれば、非常用充填カートリッジの交換を行っても雰囲気の流通が所定値以下に抑えられるので、塗装品質の維持や塗装環境の維持（許容値以上の塗料ミストや溶剤の漏れの防止）が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態の多色少量塗装システム１０のカートリッジ交換部１２の概念斜視図が示されている。図１において、塗装ブース１４は例えばトンネル形状を呈し、図示を省略しているが、内部にワーク（例えば、自動車のボディ）を搬送する搬送装置（コンベアー等）が図１の紙面左右方向に延設されている。また、搬送装置に沿ってその片側または両側に搬送されるワークに塗装を施す塗装装置として、例えば多関節の塗装ロボット（不図示）が配置されている。この塗装ロボットは、例えば、塗布ガンより塗料を霧状にして吐出するタイプのもので、プログラムに従って所定の塗料をワークの所定位置に塗布している。塗装ブース１４は、内部に霧状の塗料が浮遊するため、塗装ブース１４の外部環境の維持のために、外部とは分離する必要がある。また、ワークに対する霧状の塗料の塗着を安定的に行うと共に、ワークに塗着しなかった塗料を回収または廃棄するために、塗装ブース１４内に安定した気流を形成する必要があるので、供排気システム等が設けられている。従って、塗装ブース１４は側壁１４ａや天井壁１４ｂ等によりその内部は、実質的な密閉空間となり、所定許容範囲を越えて塗装ブース１４内の雰囲気がブース外に出たり、逆に塗装ブース１４の周囲の雰囲気や埃が塗装ブース１４内に侵入したりしないようになっている。
【００１７】
カートリッジ交換部１２は、図１に示すように、塗装ブース１４の一部に付設される形態で配置されている。図２には、カートリッジ交換部１２を上面から見た概念構成図が示されている。図１，２に示すように、カートリッジ交換部１２は、箱形形状を呈し、一方面が塗装ブース１４の内部に向かって開放し、他の三方面は、開閉自在な扉１２ａが配置され、カートリッジ交換部１２のメンテナンス時等に内部にアクセスが容易に行えるように構成されている。また、正面には、カートリッジ交換部１２を含む多色少量塗装システム１０を制御する制御盤１２ｂが配置されいる。また、カートリッジ交換部１２の内部には、図３に示すように、種別毎の塗料が所定量充填されたカートリッジ１６を複数収納するカートリッジストッカー１８と、このカートリッジストッカー１８に収納された塗料充填済みのカートリッジ１６を塗装ロボットのカートリッジ装填部２０に搬送したり、使用済みのカートリッジ１６をカートリッジ装填部２０からカートリッジストッカー１８に戻すカートリッジ交換装置（例えばアームロボット）２２が配置されている。
【００１８】
ここで、カートリッジ１６とは、ワーク毎に決めされた塗料を所定量充填したもので、例えば、１台の自動車のボディの塗装を４台の塗装ロボットで行う場合には、１台塗装するのに必要な塗料の１／４程度が充填された円筒状の容器である。基本的にカートリッジ交換部１２は塗装ロボット毎に配置されるので、連続して同じ塗料（例えば同じ色）を塗装するワークが搬送されない場合には、カートリッジストッカー１８に準備するカートリッジ１６は、塗料種別（色や成分等）に１本準備すればよいが、自動車の場合人気色等があるので、注文状態によっては同じ塗料を使用するワークが連続して搬送される場合がある。この場合、カートリッジストッカー１８に少なくとも同じ塗料のカートリッジ１６を２本準備しておけば良いことになる。つまり、塗装ロボットが一方のカートリッジ１６を使用している間に、カートリッジストッカー１８に残る他方のカートリッジ１６に対し、次のワークに備えた塗料の充填を行えばよい。
【００１９】
通常、カートリッジ１６に対する塗料の充填は、カートリッジストッカー１８上で行われる。すなわち、カートリッジストッカー１８には、塗装ブース１４の外部に設置された複数の塗料タンク（不図示）からの配管が接続され、カートリッジストッカー１８にカートリッジ１６が収納されている間に、塗料種別毎に決められたカートリッジ１６に所定量の塗料が充填されるようになっている。ただし、前述したように、カートリッジストッカー１８に接続される配管の本数は、カートリッジ交換部１２や塗料タンク等の規模により制限を受けるので、カートリッジストッカー１８上で塗料の充填が可能なカートリッジ１６は、頻繁に使用される色や成分の塗料が優先される。本実施形態において、頻繁に使用する塗料（常用塗料）であってカートリッジストッカー１８上で充填が可能なカートリッジ１６を常用充填カートリッジ１６ａと称する。一方、本実施形態において、頻繁には使用しないが、塗装システムの運用において必要な塗料を充填したカートリッジ１６を非常用充填カートリッジ１６ｂと称する。非常用充填カートリッジ１６ｂは、前記配管を用いることなくカートリッジストッカー１８以外の位置、すなわち、塗装ブース１４の外で充填が行われ、カートリッジストッカー１８上に供給される。
【００２０】
本実施形態の特徴的事項は、使用済み非常用充填カートリッジ１６ｂ、及び充填済み非常用充填カートリッジ１６ｂの塗装ブース１４に対する排出・供給、具体的にはカートリッジストッカー１８への排出・供給を塗装システム全体の塗装処理効率の低下を伴うことなく、容易に行えるようにしているところである。
【００２１】
本実施形態においては、塗装ブース１４の内外を進退自在なカートリッジキャリア２４により非常用充填カートリッジ１６ｂの排出・供給を行っている。カートリッジキャリア２４の詳細は図４（ａ），（ｂ）に示されている。図４（ａ）に示すように、カートリッジストッカー１８の一部、図４（ａ）の場合、右隅の６本が引き出し形式でカートリッジ交換部１２の外部側、すなわち塗装ブース１４の外部に突出するようになっている。従って、カートリッジストッカー１８上には、２７本の常用充填カートリッジ１６ａと６本の非常用充填カートリッジ１６ｂとが搭載可能になっている。
【００２２】
カートリッジキャリア２４は、図４（ｂ）に示すように、例えば、底面側に配置されたガイドレール２６によりガイドされ、カートリッジ交換部１２の内外をスムーズに移動できるようになっている。カートリッジキャリア２４の進退動作は手動で行ってもよし、モータや流体圧シリンダ等を用いて自動で行ってもよい。
【００２３】
なお、ガイドレール２６の後端部と先端部には、カートリッジキャリア２４の進退位置を検出する検出器、例えばリミットスイッチ２８ａ，２８ｂが配置されている。後端部に配置されたリミットスイッチ２８ａは、カートリッジキャリア２４がカートリッジ交換部１２内の所定位置に収納されていることを検出し、前述したカートリッジ交換装置２２により、カートリッジ１６の交換動作を許可する信号（検出信号Ａ）を出力する。また、先端部に配置されたリミットスイッチ２８ｂは、カートリッジキャリア２４がカートリッジ交換部１２外の所定位置まで突出したことを検出し、カートリッジ交換装置２２の動作を禁止すると共に、非常用充填カートリッジ１６ｂに対するカートリッジ交換部１２の外部からのアクセス、つまり、使用済み非常用充填カートリッジ１６ｂの取り出しや充填済み非常用充填カートリッジ１６ｂの投入を許可する信号（検出信号Ｂ）を出力する。
【００２４】
なお、リミットスイッチ２８ａがオンするカートリッジキャリア２４の収納位置、リミットスイッチ２８ｂがオンするカートリッジキャリア２４の突出位置のそれぞれの位置で当該カートリッジキャリア２４の位置をロックするロック機構が設けられることが好ましい。このロック機構は、例えばソレノイドを用いたロックピン機構やマグネットを用いた吸着機構でもよい。カートリッジ交換部１２の制御部は、前記リミットスイッチ２８ａ，２８ｂの出力に基づいて、ロック機構を制御し、カートリッジキャリア２４が不用意に進退することを防止する。
【００２５】
また、カートリッジキャリア２４は、塗装ブース１４内部と外部が空間的に連通した開口部３０を介して進退するので、その開口部３０を介して塗装ブース１４の内外の雰囲気が流通し、塗装ブース１４内で浮遊する霧状の塗料や溶剤成分が外部に漏れたり、逆に外部から埃等が塗装ブース１４内に侵入する虞がある。そこで、本実施形態においては、カートリッジキャリア２４の周囲または、開口部３０の周囲の少なくとも一方に、塗装ブース１４内外の雰囲気の流通を阻止するシール部材が３２を設けている。このシール部材３２は、例えば、ゴム等の変形自在な樹脂材料や繊維材料で形成された刷毛形状のものとすることができる。なお、このシール部材３２は、塗装ブース１４の内外の雰囲気の流通が所定許容範囲以下になるように流通量を阻止できればよく、必ずしも塗装ブース１４内を完全な気密状態にする必要はない。
【００２６】
上述のように構成されるカートリッジ交換部１２を含む多色少量塗装システム１０の動作を説明する。
【００２７】
前述したように、頻繁に使用される塗料を収納する常用充填カートリッジ１６ａの塗料の充填は、カートリッジストッカー１８上で塗装ブース１４の外部の塗料タンクから延びる配管を介して直接行われる。すなわち、カートリッジ交換装置２２によって塗装ロボットから使用済みの常用充填カートリッジ１６ａがカートリッジストッカー１８に返却された場合、その常用充填カートリッジ１６ａに対応した塗料の充填が行われる。その間に、カートリッジ交換装置２２は、次に塗装を行うワークに応じた常用充填カートリッジ１６ａを選択し、塗装ロボットに供給する。前述したように基本的には、同じ塗料を使用するワークは連続的に搬送させないので、カートリッジ交換装置２２は、返却したものとは異なる種類の塗料を充填した常用充填カートリッジ１６ａを直ちに塗装ロボットに供給できるので、塗装ブース１４内を搬送されるワークは塗料の供給待ち等で停止することなく連続した塗装作業を受けることができる。また、同じ塗料を使用するワークが連続的に搬送される場合でも同じ塗料を充填した常用充填カートリッジ１６ａを２本準備して常用充填カートリッジ１６ａの交換を行えば、上述した連続塗装作業を行うことができる。
【００２８】
このようにして、カートリッジストッカー１８に準備された常用充填カートリッジ１６ａは、カートリッジ交換装置２２によって所定のものが選択され、塗装ロボットのカートリッジ装填部２０に搬送され、塗装ロボットによるワークの塗装が開始される。そして、所定の塗装作業が終了した後は、使用済み常用充填カートリッジ１６ａをカートリッジ交換装置２２によりカートリッジストッカー１８に戻す。さらに、カートリッジ交換装置２２は、別の充填済み常用充填カートリッジ１６ａを選択しカートリッジ装填部２０に搬送することにより連続塗装を実行する。
【００２９】
なお、各常用充填カートリッジ１６ａとカートリッジストッカー１８の各カートリッジ収納孔には、それぞれ個別の識別子（例えば、識別ピンやバーコード等）が付され、カートリッジ交換装置２２は、どのカートリッジ収納孔にどの常用充填カートリッジ１６ａが収納されているかを常に認識している。
【００３０】
一方、頻繁に使用されない塗料を使用してワークの塗装を行う必要がある場合は、そのワークが塗装位置に到達する前に、非常用充填カートリッジ１６ｂをカートリッジストッカー１８に供給する必要がある。通常、ワークの塗装は、予め立案される生産計画に従って行われるので、実際に非常用充填カートリッジ１６ｂが必要になるタイミングは、それ以前、例えば１時間前に認識することができる。従って、生産計画等に基づいて、制御盤１２ｂから非常用充填カートリッジ１６ｂの供給作業を要求する信号や表示の出力が行われる。この信号や表示の出力は、常用充填カートリッジ１６ａの使用中、つまり非常用充填カートリッジ１６ｂの非使用中に行われる。供給作業を要求する信号や表示が出力された場合、カートリッジキャリア２４がカートリッジ交換部１２から引き出され、生産計画に基づく塗料を充填した非常用充填カートリッジ１６ｂがカートリッジキャリア２４の所定位置に提供される。その後、カートリッジキャリア２４が元のカートリッジ交換部１２内部に押し戻され、カートリッジストッカー１８上に配列される。なお、非常用充填カートリッジ１６ｂにも識別子が設けられ、所定の非常用充填カートリッジ１６ｂがカートリッジキャリア２４の所定位置に提供されたか否かを監視することが望ましく、その結果を制御盤１２ｂ等で示すことが望ましい。
【００３１】
このように、非常用充填カートリッジ１６ｂがカートリッジキャリア２４を介し、カートリッジストッカー１８に予め提供されることで、カートリッジ交換装置２２は非常用充填カートリッジ１６ｂを常用充填カートリッジ１６ａと同じように扱うことが可能になり、塗装ロボットに所望の塗料を供給することが可能になり、塗装ブース１４内を搬送される特殊塗装のワークは停止することなく連続した塗装作業を受けることができる。つまり、引き出し式のカートリッジキャリア２４で非常用充填カートリッジ１６ｂを塗装処理作業とは独立的にカートリッジ交換部１２に提供することで、非常用充填カートリッジ１６ｂの交換のために塗装処理作業を中断したり、作業者が塗装ブース１４内に侵入して行う作業が必要なくなり、使用頻度の低い塗料を使用する場合でも、システムの一時停止を伴うことなく、常用する塗料の取り扱いと同様に塗装作業を行うことができる。
【００３２】
なお、カートリッジキャリア２４に対する非常用充填カートリッジ１６ｂの供給及び排出、非常用充填カートリッジ１６ｂに対する塗料の充填作業等は、作業者が人手で行っても、補助装置を用いて半自動で行っても、非常用充填カートリッジ１６ｂの供給・排出、充填を全自動で行う自動システムを用いてもよい。
【００３３】
また、本実施形態において、塗装ブース１４に対してカートリッジキャリア２４が進退自在で非常用充填カートリッジ１６ｂの排出及び供給をカートリッジキャリア２４を介して行う構成であれば、他の構成は任意であり、適宜変更可能で同様な効果を得ることができる。例えば、カートリッジキャリア２４の形態や非常用充填カートリッジ１６ｂの収納数、引き出し方式等任意に変更可能である。また、本実施形態では、塗装ロボット毎にカートリッジ交換部１２を配置する例を示したが、カートリッジ交換装置２２が塗装ブース１４内を任意に移動可能な構成にして、一つのカートリッジストッカー１８から複数の塗装ロボットに対して、カートリッジ１６を提供するようにしてもよい。もちろん、カートリッジ交換装置２２もＸ−Ｙテーブルを用いた装置で構成し、カートリッジストッカー１８から受け取ったカートリッジ１６を塗装ブース１４内で搬送し塗装ロボットに供給するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、非常用充填カートリッジの交換は、常用充填カートリッジの使用中、つまり、カートリッジストッカーにカートリッジ交換装置のアクセスがないタイミングで、カートリッジキャリアを塗装ブースから引き出すことによって行う。その結果、塗装装置等の塗装動作を停止することなく、非常用充填カートリッジの交換が可能になる。そして、非常用充填カートリッジも常用充填カートリッジと同様に、カートリッジ交換装置で取り扱い、塗装工程における作業中断を伴うことなく連続塗装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る多色少量塗装システムのカートリッジ交換部の外観を説明する概念斜視図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る多色少量塗装システムのカートリッジ交換部の上面図である。
【図３】  本発明の実施形態に係る多色少量塗装システムのカートリッジ交換部の側面図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る多色少量塗装システムのカートリッジ交換部のカートリッジキャリアの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  多色少量塗装システム、１２  カートリッジ交換部、１４  塗装ブース、１６  カートリッジ、１６ａ  常用充填カートリッジ、１６ｂ  非常用充填カートリッジ、１８  カートリッジストッカー、２０  カートリッジ装填部、２２カートリッジ交換装置、２４  カートリッジキャリア、３０  開口部、３２  シール部材。
【図１】
0004701574.tif 000002
【図２】
0004701574.tif 000003
【図３】
0004701574.tif 000004
【図４】
0004701574.tif 000005