(57)【要約】【課題】  塗装室に吸引されて外部へ排気される空調空気量を削減し、工業的に経済的で、環境保全の側面からも、少ない排気量で可能な塗装室を得ることを目的とし、特に大形の被塗装物であっても少ない排気で塗装を可能とする小形の塗装室を実現する。【解決手段】排気装置を備えた塗装室と、予め記憶され設定された作動信号により繰り返し作動を行う塗装ロボットを一体的に塗装ユニットとして構成し、この塗装ユニットを、前記塗装室内を通過する被塗装物に対して必要な塗装位置になるよう制御可能な移動手段によって往復動可能にする。制御手段はサーボアクチュエータ等で塗装ロボットの作動制御と連動させ限定された範囲での塗装を行い、塗装位置に追随する小形の塗装室での塗装を可能とする。【選択図】  図１
2007029840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方に排気装置を備え前方に塗装機が配置される塗装室と、予め記憶され設定された作動信号により繰り返し作動を行う塗装ロボットを一体的に塗装ユニットとして構成し、該塗装ユニットを、前記塗装室を通過する被塗装物に対する相対位置を制御可能な移動手段をもって移動可能とした塗装処理装置。
【請求項２】
前記制御可能な移動手段は、コンベアに載置もしくは吊り下げられて移動される被塗装物の位置に対して、前記塗装ユニットがレール上に載置され、塗装ロボットの作動制御装置に連動した駆動信号により駆動され、前記被塗装物との必要な相対位置を維持する往復移動手段である請求項１の塗装処理装置。
【請求項３】
往復移動手段はサーボアクチュエータ等により駆動制御される請求項２の塗装処理装置。
【請求項４】
被塗装物の両側にそれぞれの塗装ロボットが位置するように、互いに反対向きとなるように前記塗装ユニットを配置してなる請求項１の塗装処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に塗装ロボット等により自動的に塗装を行う場合に、スプレーによる飛散塗料ミストの捕集を行う塗装室の小形化を可能とし、これに伴う排気量の減少等、環境設備の改善を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装室、特にスプレー用塗装室は、噴霧に伴って被塗装物に付着されなかった塗料ミストを吸引捕集し、被塗装物等への不要な再付着を避けるため、また作業環境の維持や塗料ミストを含む周囲環境に悪影響を及ぼす有害物質の排出を防止するため必要不可欠な設備である。これら塗装室は多くが作業場である工場建屋内と連通しており、その室内の空気を常に吸引し、排気する構造となっている。したがって塗料ミストの吸引・ミスト捕集処理後の排気のために塗装室につながる作業室内の空調した空気までもが排気されることになり、膨大なエネルギー損失になっている。
【０００３】
通常塗装域の気流は毎秒２０ｃｍから１ｍの速度で流され、仮に１０平方メートルの間口がある場合、１分間あたり数百立方メートルの空調空気が外部へ排出されることになり、大きな問題として現存している。これらの対応としてミスト処理後の空気を循環導入して実質的な排気を削減する方法、塗装室への導入空気を空調された室内空気とは別の新鮮空気、主には外部の空気をフィルターにより清浄化した空気、を強制給気して空調空気の損失を削減する方法が主として用いられている。
【０００４】
塗装室の空調は作業者がいる場合はもちろん健康面での環境維持の上で避けることができない問題であり、完全に自動化された場合であっても塗料や被塗装物の条件は生活環境に近い条件で設定されていることがほとんどであり、むしろ塗装品質の安定化を図り、塗装不良を出さないためには常に一定の温湿度環境の維持が必要条件となるのは明らかである。特に近年の電子情報機器に代表される精密機器の塗装にとって塗装条件の安定化は絶対条件であり、その基本的な条件のひとつに室内空調がある。
【０００５】
一方塗装室は被塗装物が設置され、塗装機によって塗装されるが、作業者のみならず塗装ロボットや自動塗装装置等の塗装手段によって被塗装物の塗装箇所に向けられて噴霧される。したがって被塗装物に応じた大きさの塗装室が準備されるのが一般的で、大形の被塗装物を対象とする場合ほど、大きな塗装室が設置されることになる。このため設置における設備の大形化は当然のこと、前述の排気による空調エネルギーの損失も比例的に増大する。
【０００６】
排気量を削減する手段として、循環再利用による方法や排気量の絶対量を削減する方法が考えられているが、前者は排気空気の処理を十分に行って清浄化した空気を給気する必要があり、設備的にきわめて大規模な設備が必要となる。すなわち通常の排気であれば許容されるものが、希薄な臭気レベル以下にまで処理し、再び塗装室に戻しても人体や塗装に影響を及ぼさないよう清浄化する必要があり、その処理コストが大きな負担となり十分な対策とはなっていないのが現状である。この状況は塗装室への導入空気を、空調された室内空気とは別の新鮮空気で強制給気する方法も同じである。
【０００７】
また排気される空気の絶対量を削減する方法として、塗装室の間口を小さくすることが考えられるが、被塗装物に対する間口の大きさは作業のしやすさを考えれば余裕を持たせる必要があり、特に精密かつ複雑な塗装等複雑に入り組んだ形状、内部、奥部あるいは隅部にまで均一な塗装が要求されるような場合、スプレーは種々の方向からの吹き付けが必要であり、これに伴って塗装室に向かって吹き付ける範囲が広く要求されるため大きさの限定には限度がある。
【０００８】
一方極めて大形の被塗装物、例えば鉄道車両の塗装等においては、レール上に載置された車両の側面に移動式塗装設備を配置し、この塗装装置に付帯してスプレーミストの排気処理装置を設け、車両との相対位置を変えて塗装を行いながら周囲に飛散するオーバースプレーミストを局部的に吸引し、周囲への飛散防止と塗料ミスト処理を行う装置が用いられている。（特公昭４９−４４１０４号公報）
【０００９】
このような装置は特定の被塗装物専用の装置として製作され、被塗装物の形状に沿った塗装装置の枠、すなわち塗装室にあたる壁面を形成し無駄な吸気を防止することができる。しかしながら被塗装物が変わった場合は無駄な吸気と共に塗料ミストの処理効率も低下し、実用上で使用することはできないことから被塗装物が変わる汎用の塗装装置、排気処理装置としては採用しがたい技術となっている。
【００１０】
工業塗装の殆どは被塗装物が多様化した状況の中で、より効率の高い、品質の良い塗装を行うことを目指しており、塗装手段として最先端にある塗装ロボットは、このような要求を満たす最適な装置として開発が進んでいる。これに伴い付帯して使用される塗装用排気処理装置は、被塗装物の大きさにかかわらず、塗装ロボットの作動範囲を十分に許容できる大きさの塗装室として設置されることが一般的である。したがって小さな被塗装物では無駄があり、大きな被塗装物には対応できないといった問題を有していた。
【特許文献１】特公昭４９−４４１０４号公報
【特許文献２】特開平６−０９１２１０号公報
【特許文献３】特開平２０００−９３８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
塗装作業において、被塗装物の大きさにかかわらず噴霧されている塗装領域に限定すると、使用する塗装機によってスプレーの条件は大差なく、塗装によって生ずるオーバースプレーミストの処理も大きな変化はない。しかしながら実際のスプレーミスト処理は、塗装室に付帯する排気処理装置を塗装室全体に対して対応させており、必要とする領域以外の排気処理を常時行うなどの無駄が多く、必要以上の吸気と塗料ミストを含んだ排気の処理をする結果になっている。したがって工業的に経済的で、環境保全の側面からも、少ない排気量で可能な塗装室を得ることが第一の課題として挙げられる。
【００１２】
少ない排気量で塗装を可能とする塗装としては、小形化が容易に考えられるが、通常の塗装室では大形の被塗装物に対応させることができない。このため塗装室自体は小形としながらスプレー塗装作業に適応してスプレーミストの処理を行い、清浄な空気を給気することができる塗装室を得ることが付帯的課題として挙げられる。
【００１３】
さらに実質的に必要とする塗装領域に必要な排気処理手段を配置し、必要最小限の排気量で適切に処理を行うことのできるシステムを構成し、被塗装物の変化にも対応し、特に大形の被塗装物に対して従来の塗装室および付帯する塗装設備と比較し大幅な設置面積の縮小、排気量削減による塗装コストの削減、そして周辺環境の汚染防止効果の向上を図ることも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の問題点を解決するため、本発明は、後方に排気装置を備え前方に塗装機が配置される塗装室と、予め記憶され設定された作動信号により繰り返し作動を行う塗装ロボットを一体的に塗装ユニットとして構成した。さらに該塗装ユニットを、前記塗装室内を通過する被塗装物に対して必要な塗装領域に塗装ロボットと塗装室が適正に位置するように、塗装ユニットの相対位置を制御可能な手段をもって移動可能としたものである。
【００１５】
塗装ユニットの位置は、レール上を往復移動走行装置によって移動可能とし、その移動制御は塗装ロボットの作動制御信号に連動して必要とされる位置になるように設定され制御装置に記憶される。
位置の正確な制御を行うために往復移動走行装置はサーボモータ等のアクチュエータを使用することによって十分な効果を得ることができる。
【００１６】
また塗装室からの排気量を少量化するための効果的な手段として塗装室前面の開口部を、塗装機が搭載される塗装ロボットのアームの作動領域に限定することによって可能となる。さらに塗装ユニットが設置される作業場の空調された空気が不必要に吸引排気されないように塗装室前面の開口部に給気室を設置し一体的に構成することで効果をあげることができる。
【００１７】
本発明の付帯的な設備効果として、比較的大形の被塗装物の両側にそれぞれの塗装ロボットが位置するように、互いに反対向きとなるように前記塗装ユニットを配置し、大形の被塗装物の両側をそれぞれ別々の小形化された塗装ユニットで塗装することにより塗装室領域の縮小と設備全体の簡素化を可能とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、大形の被塗装物であっても塗装室の広さを大きくする必要が無く、必要な塗装作業領域の排気処理機能は十分に果たすことができ、塗装室を小形化したことにより塗料ミストの排気処理における排気量を大幅に削減できることになる。したがって作業室内の空調された空気を最小限の排気で抑え、作業場の空調費用の大幅な節減が可能となる。また排気の絶対量が少なくなるために塗料ミストを含む気体の処理も効率が良くなり、排出される汚染物質の絶対量を低減し環境にも好影響をもたらす。
【００１９】
前記の効果は、塗装室が被塗装物に対して小形でありながら、被塗装物の塗装位置に連動して塗装機を含む塗装ロボットと共に移動させ、常に必要な位置に塗装室を対応させることができることによって得られることになる。通常被塗装物に対するロボット塗装は、予め塗装作業を教え込むことによって被塗装物の塗装位置を変えながら塗装が進行するが、本発明によれば塗装ロボットに連動して塗装室も位置を変えながら作業が進行するために、塗装室の小形化が可能となる。
【００２０】
塗装ロボットの動きに合わせて塗装室が往復動を行うことができれば塗装室の開口部もより小さくアームの作動範囲を十分に許容する開口があれば済むことになる。したがって考えられる塗装ロボットの作動と対象となる被塗装物の範囲、塗装条件を加味して最も効率的な開口部を選択することで本発明の効果をひきだすことができる。塗装室の移動制御は塗装ロボットの作動と完全に連動させる必要は無く限定された範囲内で停止させることでも十分な効果が得られ、塗装室移動を単純にすることで負荷を軽減できることから、作動のバランスを取ることができる。これらの制御は塗装ロボットの制御装置に入力設定することによって可能である。
【００２１】
その他本発明の塗装ユニットを複数設置し、大形被塗装物に対してその両側を別々に塗装するようにすることで、被塗装物の回転を行う事無くコンベアラインに沿って移動させることで全塗装が可能となる。このようにすると大形特に平面的に細長い被塗装物の場合などでは塗装領域の単純化、面積の大幅な削減が可能となり、設備施設の面からも大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を実施する場合の詳細について図面を用いて説明する。図１は、実施の一形態を示した塗装室を用いてコンベアラインに吊り下げられて搬送されてくる比較的大型の被塗装物に対する塗装状態を示している。塗装室１は後部にミスト処理手段を有する排気装置が備えられ、側面に塗装ロボット２等の自動塗装装置が一体化され塗装ユニット３を構成している。図１の例は垂直軸２１に取り付けられて延出するアーム２２が上下動と回転を制御され、かつアーム２２の関節部２３と先端の首振り運動により、搭載されたスプレーガン２４が自在に動く構成で、別途設置された制御装置により必要な動きを記憶、設定されたプログラムに基づき繰り返し塗装作業を行うもので、用途に応じて種々の装置が選択されうる。
【００２３】
塗装ユニット３は台車に載置され、レール４の上を左右に移動する。図示されていないが移動手段はサーボアクチュエータによって位置制御が可能な構成とし、制御は前記塗装ロボット２の制御装置によって連動し、設定された位置への移動が行われる。一般にはサーボモータ等による制御が使用されるが、被塗装物によって要求される位置制御の正確性、速度、移動範囲によっては、駆動源として電動のほかにもエア駆動を使用するなど、既存の制御駆動技術の範囲で要求する仕様に応じた選択が可能である。
【００２４】
被塗装物Ａはコンベア５に吊り下げられた状態で塗装室１の左右に設けられた出入口７を通り塗装室１内を通過する。出入り口には必要に応じてエアカーテン等の遮断装置が設けられ、塗装室への気流の入り込み塵埃の侵入を防止する。
【００２５】
スプレーガン２４は塗装ロボット２に搭載され、圧縮エアによって自動的に吹き付けが行われる自動スプレーガンで、通常制御装置からの信号により操作される電磁弁からの圧縮空気によって吹き付けが制御される。このスプレーガン２４は自動塗装機である吹き付けの位置、方向等を制御操作され被塗装物Ａへの塗装を行う。周知のとおり塗装ロボット２はアーム２２によって上下、左右、前後の動きに加え、スプレーガン２４取付け部の角度変化や回転操作によって自由な吹き付け操作が可能であり、教え込んだプログラムによって繰り返し作動が行われる。
【００２６】
塗装室１は前面の一部に開口部１１を設け、前記塗装ロボット２のアーム２２が作動する範囲に開口面積を限定している。したがって塗装室１に吸引される外気すなわち塗装設備の設置される作業室内への流入が制限され、不必要な空調空気の流出を防止できることになる。開口部１１の大きさは、スプレーガン２４の動作範囲によって、被塗装物Ａが大きかったり、塗装方向が複雑であったりする場合に、より広い大きさが要求されるが、本実施例では被塗装物Ａの塗装部位に、塗装ロボット２に搭載したスプレーガン２４の位置と塗装室１そのものを合わせることができるように塗装ユニット３が移動し所定の位置に制御できる構成である為、スプレーガン２４の移動を最小限とし、結果として塗装室の大きさと開口部１１の大きさを小さく押さえることができることになる。
【００２７】
図２は塗装ユニット３を２台併設し、被塗装物Ｂの両側に塗装ロボット２が位置するように配置した構成を示している。それぞれの塗装ユニット３は前記した構成をしており、それぞれの塗装ユニット３の塗装ロボットに搭載されたスプレーガン２４が被塗装物Ｂの一方の側を塗装するようにプログラムされ、２つの塗装ユニットを通過したときに両側の塗装が完了される。したがって被塗装物Ｂは回転させることなく両側を塗装できる。
【００２８】
本構成によれば被塗装物が大きく、狭い塗装室では回転できないような場合であっても、回転させることなく両側を塗装でき、しかも小さな塗装室を備えた塗装ユニットを設備することですみ、塗装領域の縮小、簡素化が図れ、設備費や設備コストの大幅な節減が可能となる。
【実施例】
【００２９】
図３に示す塗装ユニットに備えられた塗装ロボット２は据え置き型の汎用塗装ロボットで機能は前述の塗装ロボットと同じである。本発明はこれらの塗装ロボット自体の種類や性能には限定されないが、塗装するに要求される作動と塗装ロボットを制御する制御装置に連動して塗装ユニットを移動制御できることが必要である。この場合別の制御装置によって塗装ロボットと連動させてもよいことは容易に理解できる。
【００３０】
塗装ロボットを囲むように点線で示された領域は給気室６としてフィルターを介して新鮮空気を供給する場合を示している。また図示されていないが排気装置は塗料ミスト処理のためオーバースプレーミストを塗装室内空気と共に吸引し、ミストの捕集と排気をする手段を備えている。これらは既存の塗装室の技術としてすでに公知のものが使用されている。別の構成として考えられる排気装置としては、塗装室が移動するレールに沿って必要な範囲に床面もしくは天井面に排気導入路を設け、排気処理手段の機能の一部を分離した構成をとることも可能であり、本発明の排気装置は、塗装室内の塗料ミスト含有空気を排気するための手段の一部を備えていることを意味している。
【００３１】
これらの実施例では塗装室の大きさが巾１メートル程度の大きさで十分対応できることが確認できている。したがって図４に示すように自動車のバンパーの如き被塗装物Ｃのように塗装室の間口より大きな場合であっても、小さな塗装ユニットで対応できるもので塗装室に送りこまれてきた被塗装物Ｃは、開口部より塗装ロボットのスプレーガンによって塗装が開始され、被塗装物Ｃに対する塗装位置の移動に応じて塗装ユニットが最適な位置に移動制御され順次塗装される。
【００３２】
塗装ロボットに搭載したスプレーガンは被塗装物の全範囲にわたって作動させる必要はなく、塗装ユニットの位置を相対的に維持すれば、作動の範囲を狭い範囲に限定でき、しかも集中したスプレー方向での塗装が可能となり、塗装室内を大きくする必要がなくなる。実施例では被塗装物の塗装位置に対して塗装ユニットを移動制御すると共に、塗装ロボットの作動が開口部からの限られた範囲で塗装できるようにプログラムすることで、大型の被塗装物を塗装可能としたが、単純な形状の被塗装物であれば塗装ユニットを固定した位置でも、被塗装物がコンベアにより順次移動することで塗装位置に対応した塗装が可能となる。しかし複雑な形状であるほど、一様な動きのコンベアのみで対応するには塗装ロボットの作動を複雑にする必要が生じ、スプレー方向も広い範囲になるため、塗装ユニットを被塗装物及び塗装ロボットの作動と連動させて相対的に移動制御することで、本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例を示す塗装処理装置の構成図である。
【図２】本発明の塗装ユニットを２台使用し、別の実施効果をあげたレイアウト図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す塗装処理装置の構成図である。
【図４】図３の実施例で異なる大型の被塗装物を塗装する場合を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    塗装室
２    塗装ロボット
３    塗装ユニット
４    レール
５    コンベア
６    給気室
７    出入口
１１  開口部
２１  駆動軸
２２  アーム
２３  関節
２４  スプレーガン
Ａ、Ｂ、Ｃ  被塗装物
【図１】
2007029840.tif 000003
【図２】
2007029840.tif 000004
【図３】
2007029840.tif 000005
【図４】
2007029840.tif 000006