(57)【要約】【課題】  塗装室特にスプレー用塗装室は、塗料ミストを捕集し被塗装物等への不要な付着を避けるために室内の空気を常に吸引排気処理しているが、その排気のために室内の空調した空気が排気され、膨大なエネルギー損失になっている。塗料ミストの飛散する領域を限定し、ミスト捕集に必要な排気量を削減す。 【解決手段】塗装室内に配置した被塗装物に対し、塗装ロボットに搭載されて作動するスプレーガンで塗装するにあたり、搬送装置のホルダーに載置された被塗装物の塗装面を、スプレーガンを移動させる代わりに、ホルダー側を前後や回転移動さらには傾斜移動等の手段で制御し塗装を行う。スプレーガンの操作信号と搬送装置のホルダーの駆動とは塗装ロボットの制御装置により任意の設定位置で相互に連動させることで、スプレーガンの吹付けを排気装置に向けて集中させ、小さく排気量の少ない塗装室での塗装が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装室の通気断面積に対し前面の開口面を制限され後方に排気口を有する塗装室と、塗装室内に搬送され被塗装物を載置するホルダーを備えた被塗装物用フィーダーと、スプレーガンを搭載し予め教示されたデータに基づいて作動を繰り返して被塗装物を塗装する塗装ロボット装置とを備え、前記ホルダーは回転および前後に移動可能な手段を有し、塗装ロボットの作動制御と連動して、制御装置より送られた出力信号により任意の位置に設置されて塗装されることを特徴とする自動塗装システム。
【請求項２】
予め教示されたデータに基づいて作動を繰り返して被塗装物を塗装する塗装ロボット装置と連動して駆動される被塗装物を塗装位置に設置する被塗装物用フィーダーにおいて、被塗装物を載置するホルダーを塗装室内に順次搬入する搬送手段と、前記ホルダーを塗装位置において回転させる手段と、前記ホルダーを塗装位置において前後に移動させる手段を備え、前記回転手段と前後移動手段はスプレーガンの作動と連動して駆動制御されることを特徴とする被塗装物フィーダー。
【請求項３】
前記ホルダーは、前記回転の軸を少なくとも前後方向に傾斜させる移動手段を備えてなる請求項２の被塗装物フィーダー。
【請求項４】
前記のホルダーを回転させる手段と前後に移動させる手段はサーボモータ等のサーボアクチュエーターにより任意の位置や速度に制御を可能とした請求項２の被塗装物フィーダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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排気量を少量で可能とする塗装システムに関する。
【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気を削減するため必要不可欠な設備である。この塗装室は多くが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おいて塗装条件の安定化は絶対条件であり、その基本的な条件が室内空調と言うことができる。
【０００５】
前記、排気の循環再利用による方法は、排気空気の処理を十分に行って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。外気の新鮮空気供給は言うまでもなく温湿度等の変動が大きく、前記塗装条件の管理を考慮すると安定した塗装品質の塗装、精密塗装工業には採用しがたいものとなっている。
【０００６】
一方排気される空気の量を削減する最も簡単な方法として、塗装室の間口を小さくすることが考えられ、一部に局所排気装置を設けて必要により部分的な排気で対応しようとした技術も提案されている（たとえば特公昭５４−２２４６１号公報）。しかしこれらの場合塗装作業でのスプレーガン操作領域が限定され、十分な塗装ができなくなる。すなわち精密かつ複雑な塗装、特に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局部的な間口では対応できなくなる。
【０００７】
また塗装ロボットのような自動塗装装置により塗装する場合は、前記のスプレー作動に伴う間口と共に、被塗装物を塗装室内に供給し、塗装後に搬出してから新しい被塗装物を塗装位置に供給するフィーダー（搬送装置）が塗装ロボットと連動して駆動制御されるのが一般的である。この場合、搬送時間の節減により生産性を上げるため、回転型もしくは「ハ」の字型コンベア（例えば実公昭６１−１５９７４号公報）等によって搬出と同時に次の被塗装物を送り込む方式のフィーダーが用いられている。したがって本来の塗装領域より大きく、フィーダーの作動に支障がない範囲の広い間口が使用されている。
【０００８】
一般的に前面が開口された塗装室で室内に置かれた被塗装物を塗装する場合、作業者は正面より塗装室の後部に設置された排気口に向けて吹き付けを行うのが自然である。したがって被塗装物の側面や後面を塗装する場合は、被塗装物を回転させて正面側に向けて行い、更に凹凸面がある場合は斜め方向から吹き付けることになる。これは上下面であっても同様で、これらの吹き付け操作は溝部などをもつ複雑な形状であるほど均一な塗膜を施すために必要となっている。
【０００９】
作業者の環境や作業性、生産性などの理由から塗装をロボットに代表される自動塗装装置で行うことが広く行われるようになってきているが、前述の基本的操作は同じであり、被塗装物の塗装面に対してスプレーガンの向きと位置が決められる。このために被塗装物を斜め方向から吹き付けた場合、被塗装物に付着しなかったいわゆるオーバースプレーは塗装室の壁面に向かい付着する結果となる。したがって塗装室は十分に広く、壁面に到達する前に排気流により吸引されるよう被塗装物と壁面との距離が長いことが望ましいが設備的には大きな負担となり、前述の塗装室間口の増大につながり吸引された空気に伴う排気量が増大する。
【００１０】
塗装室が狭く壁面と被塗装物との間が少ない場合、壁面には次第に付着塗料が重なり汚れとなって周囲や被塗装物への悪影響を与えることになる。特に天井面に付着した塗料は落下等によって被塗装物の塗装不良を引き起こす為、定期的な清掃作業が避けられず、生産性の低下や作業者の負担になる為に余裕を持たせた塗装室を構成するといった潜在的な問題を有していた。
【特許文献１】特公昭５４−２２４６１号公報
【特許文献２】実公昭６１−１５９７４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が複雑になるほどスプレーガンの操作は多くの方向からの吹き付けが必要になり、この場合塗装室自体も十分な大きさが要求される。そのため適切に空調された空気の排気によるエネルギーの損失のみならず、大量の排気によって希薄にされたミスト含有空気のミスト処理においても効率が低下し困難性が増加する問題がある。本発明はより少ない排気量で前記したエネルギー損失や塗料付着からくる汚れ防止等の問題点を解決できる塗装室を使用した塗装システムとそのために使用される被塗装物用フィーダー（搬送装置）を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の問題点を解決するため、本発明では塗装室の小形化による少排気量を塗装室間口すなわち開口部の縮小により可能とし、これによる塗装ロボットの作動を被塗装物のフィーダーによって補うことにより必要とされる塗装を可能とした。すなわち塗装室に搬送する被塗装物用フィーダーは、被塗装物を載置するホルダーが、塗装位置において回転及び前後に設定位置を連動制御されて移動可能な手段を備えていることを特徴としている。したがって塗装室内の被塗装物を、スプレーガンの作動範囲をより少なくした状態で塗装可能なように前記被塗装物の塗装面を向けることができ、集中したスプレーの方向により開口部の狭い塗装室でも周囲を汚損することなく、かつ効率の良い飛散ミストの捕集に結びつけることができる。
【００１３】
塗装ロボット装置と連動して駆動される被塗装物用フィーダーは、被塗装物を塗装室内に順次搬入する搬送手段を備えて、ホルダーを塗装位置に搬入させる。ホルダーは塗装位置において回転させる装置と、そのホルダーを塗装位置において前後に移動させる装置を備え、これらの回転手段と前後移動手段は、サーボモータ等のサーボアクチュエーターで駆動され、スプレーガンの作動と連動して駆動制御させる。このため駆動装置は制御装置と接続されている。
【００１４】
必要であればホルダーは前記回転の軸を少なくとも前後方向に傾斜させることによって、被塗装物の塗装面をスプレーガンの方向に向けさせることができ、より以上にスプレーガンの作動を少なく、ミスト処理を容易にする方向に固定することができる。前記これらの移動手段は、サーボアクチュエーターやエアーシリンダー等の各種既存の駆動方式が採用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施により塗装ロボット等に搭載されたスプレーガンは被塗装物の大きさ、形状の複雑性にかかわらず最小限の移動及びスプレー方向の選択で塗装が可能となる。すなわちスプレーガンの吹き付け位置に対し、フィーダーとそのホルダーによって被塗装物側が塗装に適した位置と塗装面を向けることが可能となるために、従来のごとく塗装ロボット側が柔軟かつ広範囲に作動する必要がなく、スプレーを塗装室のある範囲に限定して集中することが可能となる。
【００１６】
この結果塗装室は従来に比較し格段と小形化が可能となり、前述の通り飛散するスプレーミストの再着付着防止、ミスト捕集処理に要する処理空気量すなわち排気量を少量化できることになる。このことは作業室内空調空気の排出を最小限に押さえることができ、これに要するエネルギーの削減すなわち大幅な運転コストの削減が可能となり、結果的に塗装コストの削減のみならず、環境資源の節減につながる効果が得られる。実質的に排気量が少量化されると、塗料ミストの捕集処理の効率は向上し、環境汚染の防止にもつながる結果となる。
【００１７】
ホルダーの作動を塗装ロボットの制御と連動してプログラム制御することによって、前記の効果の他、被塗装物の塗装面とスプレーガンの相対位置を双方の移動で対応でき、従来塗装ロボットのみで移動させていた場合に比べ、無駄な時間を節約することが可能となる。塗装ロボットの生産性は、ロスタイムを１秒でも減らすことが重要であることがよく知られており、本発明の利用によってこれが可能となる。
またこれらの移動はいくつかのステップで制御することでも可能であるが、サーボモータ等の移動手段を使用することで、被塗装物の多様な形状によって常に最適な移動を可能にするため汎用性の高い塗装ロボット用のフィーダーとして相乗効果をあげることができる。
【００１８】
更に本発明ではホルダーを前後方向に傾斜させる移動手段を付加することによって、複雑な形状であってもスプレーガンの吹き付け方向を従来に比較しより狭く集中した範囲に向けて塗装することができ、塗装室に対するオーバースプレーの方向性を限定できることができる。すなわち従来、横方向からの塗装は被塗装物を回転させることでスプレー方向の限定はできたが、上下方向からの塗装ではスプレーガンに大きな角度をもたせて吹き付けざるを得なかったが、被塗装物を傾斜させることで小さい角度によるスプレーが可能になり、常に排気方向に向けての塗装が可能となる。したがってミスト処理を行う為の排気流はより狭い領域に集中させることができ、オーバースプレーミストの処理を行う塗装室内の不要な塗料付着、汚れを改善できる。また気流を集中させることで、排気装置により吸引した塗料ミストの捕集を高濃度の状態で効率的に行うことができる等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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１形態を示した塗装室で行なう場合の概略構成を示している。スプレーガン１は自動スプレーガンで圧縮エアによって自動的に吹きつけが行われ、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１は自動塗装機である塗装ロボット２に搭載され吹き付けの位置、方向等を制御操作され被塗装物３への塗装を行う。通常塗装ロボット２はアーム４によって上下、左右、前後の動きに加え、スプレーガン１取付け部の角度変化や回転操作によってスプレーガン１の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図示されていない制御装置からの信号により繰り返し作動が行われる。
【００２０】
塗装室５は被塗装物を中に置き、その周囲が十分にあるよう大きさが選択され、後部に排気装置が備えられている。排気装置は塗装室５の被塗装物３に吹き付けられた塗料のオーバースプレーミストを吸引し、これを処理して清浄な空気として排気する手段を備えている。これらの技術は幾多の実例が存在するが本発明については特に制限されるものではなく、設置場所や被塗装物、塗装条件によって選択されることでよい。
【００２１】
被塗装物３を塗装位置に配置する搬送装置６は回転アーム式で載荷位置Ａと塗装位置Ｂに交互に移動し、塗装位置では被塗装物を保持するホルダー７が、スプレーガン１に対して前後位置を調整できるようそれぞれ移動可能な手段が設けられている。前記ホルダー７は、回転と傾斜移動ができるように構成されている。すなわちホルダー７は垂直軸７ａを中心に回転する構成を持つと共に、鎖線のように垂直軸７ａを傾斜させて被塗装物３の平面側にある塗装面をスプレーガン１の方向に向くように設定されている。ホルダー７の回転は、通常回転は９０度間欠回転もしくは連続回転が可能で、傾斜はスプレーガンに向かって必要な傾斜角度に設定される駆動手段が備えられている。
【００２２】
搬送装置６は回転式の変わりにレール上を往復動する方式のコンベアを使用して塗装位置Ｂと載荷位置Ａとの移動を行う方式のものでもよく、既存技術の範囲で利用できる。またそれぞれの回転もしくは往復移動の手段は、サーボモータやエアーシリンダー等の既存の各種駆動機構を用いた構成を採用することができる。
【００２３】
通常、これら制御は制御装置により送られる信号で行われ、プログラムされることによって正確な作動を繰り返し行うことができる。本実施例ではスプレーガンを作動させる塗装ロボットの制御装置により、塗装ロボットと連動し、スプレーガン１の動きに応じて必要な位置に、必要な速度で制御されるように構成されている。したがってスプレーガン１を搭載した塗装ロボットのアーム４の動きを最小限に押さえても、被塗装物側がスプレーガンとの塗装距離と方向を保つように移動制御される為に塗装室の間口は限られた範囲で済むことになる。
【００２４】
塗装作業にあたって、予め制御装置に記憶され教示されたデータに基づき、搬送装置にＡの位置で載荷された被塗装物３は塗装位置Ｂに送りこまれ、同時に塗装ロボット２がスプレーガン１を塗装位置に向け吹き付けを開始する。被塗装物３はその形状や大きさ等種々の条件によって塗装の工程が組まれ、一般的にはひとつの塗装面がスプレーガン１により塗装されるとホルダー７を回転させ次の塗装面を向けるように塗装ロボット２と連動移動制御される。こうして被塗装物３の側面は塗装室５の後部に配置された排気装置８側に向けたスプレー操作で可能になる。しかし被塗装物上面の場合は上方から塗装する必要がある。
【００２５】
このために奥行きのある被塗装物の場合は、塗装ロボット２のアーム４を塗装室内に突っ込むことになり、塗装室の開口部によっては作動に制限が出てくることになる。そこで被塗装物３を載置したホルダー７を前方に移動させれば、スプレーガン１を同じ位置にしたまま被塗装物３の奥の方を塗装することができるようになる。この方法によれば図２のように網枠９に多数並べた被塗装物３を塗装するような奥行きの大きな塗装をする場合に、スプレーガン１を前後方向に移動させて塗装する変わりに、被塗装物側を必要な塗装位置（図では矢印の方向に点線で示す位置）まで移動すれば一番奥の被塗装物が、手前に配置した被塗装物と同じスプレーガン位置で塗装できることを示している。
【００２６】
このように移動制御することで従来と同様な塗装ができ、しかもスプレーガンは開口部での位置を保持したままでよいために、スプレーミストの飛散を最小限の範囲に集中させて押さえることができる。また塗装室内部に突っ込む必要がない為、スプレーガン１やアーム４先端部が塗料ミストで汚れにくくなり、メンテナンスの頻度が改善され、生産性の向上も可能となる。
【００２７】
ホルダー７の前後移動は、被塗装物の配置によって移動用のサーボモータ等により必要な距離だけ順次移動させ、これと連動して塗装ロボットの作動が行われることにより、配置に影響されることなく最適な塗装が可能となる。
【００２８】
更に本発明においては、ホルダー７を傾斜させ被塗装物３の上面を前方に向けることで、スプレーガン１の吹き付け角度をより小さく、塗装室の後部に向けて吹付けることが可能で、塗料のミストは排気装置８に効率よく吸引されていくことになる。図３に例示するように凹部の形状等被塗装物の形状が複雑化するほど吹き付け角度の柔軟性が要求され、例示の場合被塗装物を水平に置いた場合、実線で示す方向の吹付けが必要となるが、被塗装物を点線のように傾斜させることでスプレーガン１は点線で示すＸの方向からの小さな角度での吹き付けが可能になる。
【００２９】
従来、塗装ロボットの機能と動作範囲から被塗装物の設置制御は最小限の範囲でとどめ、塗装ロボットの能力で対応がされていたが、本発明では被塗装物側をスプレーガンに対応させることによって、スプレーガンの動きを正面すなわち塗装室の前方より後方の排気装置に向けた吹き付けに集中させることができるようにした。このため四方に飛散する塗料ミストを吸引して排気するため被塗装物の周囲全体に広い気流を必要としていた塗装室を、被塗装物の限定した周囲、すなわち現にスプレーが行われる範囲のみの気流で、必要とする機能を満足させることができ、塗装室の排気量を大幅に減少させることができる。したがって前述したように塗装室につながる作業場の空調空気を大量に外部に放出してエネルギーの浪費をすることなく塗装作業が可能となる。
【００３０】
同様に傾斜させることを加えることよって上面の複雑な形状の被塗装物でもスプレーガンの方向を限定でき飛散ミストをより集中させることが可能となり、前記同様の効果を一層あげることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施する場合の設備の態様を主な構成で示す説明図である。
【図２】被塗装物が網枠上に載置された場合のスプレーガンの吹付位置を示す説明図である。
【図３】被塗装物の傾斜によるスプレーガンの吹付け方向の違いを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    スプレーガン
２    塗装ロボット
３    被塗装物
４    ロボットアーム
５    塗装室
６    搬送装置
７    ホルダー
８    排気装置
９    網枠
Ａ    載荷位置
Ｂ    塗装位置
Ｘ    吹付け方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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