(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（６）の可動部（６ｃ）に、少なくとも１つのコーディング材料噴霧器（９、９’）を含むサブアッセンブリ（７、７’）を取り付けるための方法であって、
−  前記可動部に固定した支持部（３０）を、前記サブアッセンブリ（７）に接続されたリング（２０）に係合させること（Ｆ3）と；
−  前記支持部の周縁に設けられた第２突起（３２）を前記リングの周縁上に設けられた第１突起（２２）と対向させることによって、前記リング（２０）を前記支持部（３０）に対して回転させる（Ｆ4）ことと；
−  前記可動部（６）に接続されたベアリングプレート（３４）を、該プレートが前記サブアッセンブリに対してベアリング作用力（Ｆ6）を働かせ、その結果前記第１および第２突起（２２，３２）が互いに係合するまで、前記サブアッセンブリの方向に変位（Ｆ5）させること；
とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ベアリングプレートの変位（Ｆ5）は、前記支持部（３０）と前記ベアリングプレート（３４）との間に形成される、閉じた空間（３８）に、加圧された空気を供給することによって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ロボット（６）の可動部（６ｃ）に、少なくとも１つのコーディング材料噴霧器（９、９’）を有するサブアッセンブリ（７、７’）を取り付けるための装置であって、
−  前記サブアッセンブリに接続され、かつ周縁上に第１突起（２２）を備えたリング（２０）と；
−  前記可動部（６ｃ）に固定され、かつ周縁上に第２突起（３２）を備えた支持部（３０）と；
−  前記可動部（６ｃ）によって支持され、前記支持部の中央軸（Ｘ30）とほぼ平行な方向で、前記支持部（３０）に対して変位（Ｆ5）されるベアリングプレート（３４）と；
を有し、
−  前記第１および第２突起（２２、３２）は、前記リング（２０）が前記支持部（３０）を取り囲むと互いに係合するように配置されており、前記ベアリングプレート（３４）は、前記突起のロック作用力（Ｆ6）を前記サブアッセンブリに加える
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記第１および第２突起は、前記リング（２０）の内径面（２０ａ）上および前記支持部（３０）の外径面（３０ａ）上に設けられていて、前記リング（２０）が前記支持部（３０）のまわりに配置されたときに整列する（Ｆ4）スタッド（２２、３２）を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
互いに当接するように意図された前記スタッドの面（２２ａ、３２ａ）にはセンタリング手段（２７、３７）がそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
他方のスタッド（２２）の対応する面（２２ａ）に当接することを意図された一方のスタッド（３２）の少なくとも一つの面（３２ａ）には、前記対応する面に配置された突起要素（２７）を受け取るハウジング（３７）が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ベアリングプレート（３４）は、前記噴霧器（９）に供給される流体の通過のためのオリフィス（３５）を有し、該オリフィスは、前記サブアッセンブリ（７）の対応するオリフィス（２５）および／または前記噴霧器に電流を供給するために前記サブアッセンブリ上に設けられる電気コネクタ（２６）と協働する電気コネクタ（３６）と整列するようになっていることを特徴とする、請求項３〜６の１つに記載の装置。
【請求項８】
前記ベアリングプレートには、前記噴霧器（９）にコーティング材料を供給するため前記サブアッセンブリ（７）に設けられた貯蔵器（８）のピストン（８ａ）を制御するロッド（４０）の通過のためのオリフィス（３９）が設けられていることを特徴とする、請求項３〜７の１つに記載の装置。
【請求項９】
前記支持部（３０）と前記ベアリングプレート（３４）との間に閉ざされた空間が形成されており、この空間は加圧空気源に選択的に接続されるものであり、前記空間内の圧力値によって、前記ベアリングプレートの変位（Ｆ5）が制御可能であることを特徴とする、請求項３〜８の１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記リング（２０）には突起（２１）が設けられており、この突起は、前記リングの回転（Ｆ4）における変位を制御するため前記サブアッセンブリ（７）を清掃／充填するためのステーション（１０）に属する操縦リング（１３、１４）上に設けられた対応する形状を有する突起（１５）と協働することを特徴とする、請求項３〜９の１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ロボットの可動部に、コーティング材料を噴霧するための少なくとも１つの噴霧器を包含するサブアッセンブリを取り付けるための方法および装置に関する。
【０００２】
自動コーティング材料噴霧設備は、必要な投資を最小限に押さえるため、かなりの柔軟性を備えていなければならない。現在は、回転式噴霧器、空圧式噴霧器、および電子空圧式噴霧器などといった様々なタイプのコーティング材料噴霧器が存在する。一方、ノズル、利用可能なボウル、および利用可能な静電気荷電システムは、ベース塗料、上塗り、金属塗料、溶剤をベースとした塗料、または水溶性塗料などといったタイプのコーティング材料の関数として適合されなければならない。
【０００３】
公知の設備においては、概して１つのタイプの噴霧器しか提供されていない。たとえば自動車のボディをコーティングするための設備の場合、コーティングブースには、そのブースのほぼ寿命期間全体を通して１つのタイプの噴霧器が備え付けられるということが知られている。タイプ別に専用噴霧器を備えたブースを種々別途に使用することも考えられるが、これにはかなりの投資が必要であり、経済的に割に合わないと思われる。
【０００４】
本発明の特定の目的は、ロボットにサブアッセンブリを確実かつ迅速に取り付け、作動中に、所望の用途のタイプ及び／又は噴霧すべき材料のタイプに、利用すべき噴霧器のタイプを適合させる方法および装置を提案することによって、上記の欠点を克服することである。
【０００５】
そのため本発明は、ロボットの可動部に、少なくとも１つのコーディング材料噴霧器を含むサブアッセンブリを取り付けるための方法であって、
−  前記可動部に固定した支持部を、前記サブアッセンブリに接続されたリングに係合させることと；
−  前記支持部の周縁に設けられた第２突起を前記リングの周縁上に設けられた第１突起と対向させることによって、前記リングを前記支持部に対して回転させることと；
−  前記可動部に接続されたベアリングプレートを、該プレートが前記サブアッセンブリに対してベアリング作用力を働かせ、その結果前記第１および第２突起が互いに係合するまで、前記サブアッセンブリの方向に変位させること；
とを有することを特徴とする方法に関する。
【０００６】
本発明により、上記支持部に対する上記リングの相対回転角度が必ずしも９０°ではない場合であっても、上記リングおよび上記支持部はともに、バヨネットシステムまたはいわゆる「４分の１回転」システムと同様、回転によるロックシステムを構成する。上記ベアリングプレートの動きによって、リングおよび支持部によって構成されるアッセンブリを堅固なものにすること、およびロボットと問題となるサブアッセンブリとの間のインターフェースにおいて行われる流体接続および／または電気接続がしっかりしていることを確実なものとすることを可能にする。本発明の方法は、単に、リングの回転運動と、並進移動であっても良いベアリングプレートの長手方向における変位運動のみを起こさせるものであり、これら２つの運動は機械的に単純なものであるとともに特に迅速に行われるものであり、その結果サブアッセンブリの取り付けおよび取り外しを、自動車業界の生産速度に適合させることができる。
【０００７】
本発明の有利な側面によれば、前記ベアリングプレートの変位は、前記支持部と前記ベアリングプレートとの間に形成される、閉じた空間に、加圧された空気を供給することによって達成される。ピストンの変位を制御するこのモードにより、サブアッセンブリに対するベアリングプレートの著しく迅速な運動と強度のベアリング力を得ることが可能となる。このため、上記突起物が互いに係合する作用は、この閉じた空間への供給圧力によって左右される。
【０００８】
本発明は上記の方法を実施するための装置にも関し、より詳しくは、
−  前記サブアッセンブリに接続され、かつ周縁上に第１突起を備えたリングと；
−  前記可動部に固定され、かつ周縁上に第２突起を備えた支持部と；
−  前記可動部によって支持され、前記支持部の中央軸とほぼ平行な方向で、前記支持部に対して変位されるベアリングプレートと；
を有し、
−  前記第１および第２突起は、前記リングが前記支持部を取り囲むと互いに係合するように配置されており、前記ベアリングプレートは、前記突起のロック作用力を前記サブアッセンブリに加える
装置に関する。
【０００９】
本発明の有利な側面によると、前記第１および第２突起は、前記リングの内径面上および前記支持部の外径面上に設けられていて、前記リングが前記支持部のまわりに配置されたときに整列するスタッドを有する。この場合、互いに当接するように意図された前記スタッドの面にはセンタリング手段がそれぞれ設けられていることが有利であり、このセンタリング手段はハウジングを有し得、このハウジングは、他方のスタッドの対応する面に設けられた突起要素を受け入れるため一方のスタッドの複数の面の一つに設けられる。
【００１０】
上記ベアリングプレートは、噴霧器に供給される流体の通過のためのオリフィスを有する。これらのオリフィスは、サブアッセンブリ内の対応するオリフィス及び／もしくは噴霧器に電流を供給するためサブアッセンブリに設けられた電気コネクタと協働するための電気コネクタと整列するようになっている。ベアリングプレートの可動性により、ベアリングプレートのオリフィスとサブアッセンブリのオリフィスとの間には十分なシールが得られる。一方、コネクタによって成される電気接続は確かなものであり、周囲から保護されている。
【００１１】
ベアリングプレートには、単数または複数の噴霧器にコーティング材料を供給するためサブアッセンブリ内に設けられた貯蔵器のピストンの、制御ロッドの通過のためのオリフィスが設けられる。
【００１２】
支持部とベアリングプレート間には閉じた空間が形成され、この閉じた空間は加圧空気源に選択的に接続されるものであり、この空間内の圧力値によって上記ベアリングプレートの変位が制御できる。
【００１３】
前記リングには突起が設けられており、この突起は、前記リングの回転における変位を制御するため前記サブアッセンブリを清掃／充填するためのステーションに属する操縦リング上に設けられた対応する形状を有する突起と協働する。
【００１４】
本発明は、単に例示として与えられた以下のロボットの可動部にサブアッセンブリを取り付けるための装置についての実施形態、およびそれを実施する方法についての実施形態に関する以下の説明を、添付の図面を参照して読むことにより、容易に理解されるであろうし、また本発明の他の利点もさらに明瞭になるであろう。
【００１５】
さて図１を参照すると、コーティングされる対象、ここでは自動車のボディ３を運搬するコンベヤ２の近くには、オートマットまたはロボット１が配置される。ロボット１は多軸タイプのものであり、運搬方向Ｘ−Ｘ’と平行に延びるガイド５に対して可動なシャーシ４を有する。アーム６は上記シャーシ４に支持されており、互いに関節で連結された複数のセグメント６ａ、６ｂ、６ｃを有する。シャーシ４はまた、ほぼ垂直な軸Ｚ−Ｚ’のまわりに互いに関節で連結されるパーツ４ａおよび４ｂから構成されている。アーム６のセグメント６ｃはサブアッセンブリ７を支持し、このサブアッセンブリ内にはコーティング材料の貯蔵器８と噴霧器９とが設けられている。噴霧器９は静電式かつ回転式のものであり、噴霧器９内に一体化されたエアタービンによって高速で駆動されるよう意図されたボウル９ａを有する。乗物のボディ３が定位置にあり、またはロボット１の箇所で前進している場合、サブアッセンブリ７は上記ボディの反対側に位置され、貯蔵器８内に入っている材料で上記ボディをコーティングするために噴霧器９が作動される。貯蔵器８内にある材料の量は、コーティングされるボディ３の面積に合わせられる。
【００１６】
ボディコーティング作業が終了すると、２台目のボディがロボット１の方へ向かって前進している間に、ロボット１は噴霧ブース内のロボット１の近くに位置する清掃／充填ステーション１０の方を向く。
【００１７】
図２において明らかに示されるように、上記ステーション１０にはサブアッセンブリ７などのタイプのサブアッセンブリを受け取る２つの領域１１および１２が設けられている。より正確には、領域１１は空になっており、サブアッセンブリ７を受け取る準備が整っている。一方領域１２は、サブアッセンブリ７と同様に貯蔵器８’および噴霧器９’を有する同様なサブアッセンブリ７’を含む。サブアッセンブリ７および７’は、アーム６のセグメント６ｃに交替して取り付けることができる。
【００１８】
サブアッセンブリ７は領域１１の方へ導かれ、図２において矢印Ｆ1で表されるセグメント６ｃの降下運動によって上記領域１１に向けて運ばれる。したがってアッセンブリ７は、領域１１の入口オリフィス１１ａを画定するリング１３を貫通する。領域１２の上部箇所には、同様なリング１４が設けられている。
【００１９】
サブアッセンブリ７は、下部に切り欠き２１が設けられたリング２０を有し、これらの切り欠き２１はリング１３の内径面１３ａに設けられたリブ１５を受け入れるために設けられている。
【００２０】
このようにして、サブアッセンブリ７または７’の一方が領域１１または１２内に配置されると、要素１５および２１が協働して、リング１３または１４およびリング２０または２０’をこのサブアッセンブリと回転について固定することができる。
【００２１】
リング１３および１４は各々、接続ロッド１６または１７に固定されており、これらの接続ロッドは、最大軸Ｘ18と平行な、矢印Ｆ2で表される並進運動を行なう駆動ジャッキ１９によって制御されるロッド１８により、互いに接合されている。このようにしてジャッキ１９は、領域１１および１２の中央軸Ｘ11およびＸ12を中心としてサブアッセンブリ７および７’のリング２０および２０’を回転駆動することを可能としている。
【００２２】
図３からさらに明瞭に分かるように、リング２０の内径面２０ａには自由領域２３によって互いに隔てられた複数のスタッド２２が設けられている。
【００２３】
アーム６のセグメント６ｃには、ほぼ円筒形であって、かつ外径面３０ａの直径が上記面２０ａよりもわずかに小さいような支持部３０が備えられている。
【００２４】
サブアッセンブリ７または７’をセグメント６ｃに取り付け、或いはこれから取り外す間は、要素２０および３０のそれぞれの中央軸Ｘ20およびＸ30は一緒になっている。
【００２５】
上記面３０ａにもまた、領域２３よりも幅の小さなスタッド３２が備えられている。
【００２６】
ベアリングプレート２４がサブアッセンブリ７の上部に形成されていて、貯蔵器８および噴霧器９を制御するため、およびこれらの装置をモニタするための空気またはその他の流体が通るオリフィス２５を備えている。噴霧器９に高電圧を供給するため、電気コネクタ２６もまた設けられている。
【００２７】
これに対応するベアリングプレート３４が、支持部３０の中央部に設けられていて、同様に、空気の通過のためのオリフィス３５と、（図示されない）高電圧ユニットに接続される電気コネクタ３６とを有する。
【００２８】
一方でオリフィス２５および３５、他方でコネクタ２６および３６は、サブアッセンブリ７がセグメント６ｃに取り付けられると互いに整列するように配されている。
【００２９】
サブアッセンブリ７または７’はセグメント６ｃに取り付けられている一方で、このサブアッセンブリは受取り領域１１または１２のうちの一方に位置され、そのリング２０は、リング１３または１４の一方に当接している。この構成において、支持部３０は図３の矢印Ｆ3で表されるようにリング２０に差し込まれ、スタッド３２はリング２０のスタッド２２間の領域２３を通る。その後、矢印Ｆ4で表される回転運動は、リング１３および１４を、そしてこれによってリング２０を駆動するジャッキ１９の作動によって、リング２０に伝えられる。その結果、スタッド２２はスタッド３２と向かい合うように導かれる。そして次に図４の形態になる。
【００３０】
この形態においては、サブアッセンブリ７の方を向いているスタッド２２の下面２２ａと、セグメント６ｃの方を向いているスタッド３２の上面３２ａとは、互いに向かい合っている。
【００３１】
面２２ａは、ベアリングプレート２４の方に突き出したキャッチ２７を有する。さらに面３２ａには各々、キャッチ２７を受け取る切り欠き３７が設けられている。
【００３２】
このようにして、回転運動Ｆ4の後には、各面２２ａのキャッチ２７はスタッド３２の切り欠き３７と向かい合い、要素２７および３７は各々面２２ａおよび３２ａの中央部に配される。
【００３３】
ベアリングプレート３４は、支持部３０に対して軸Ｘ30の方向に可動である。実際上、環状空間３８が、支持部３０の内面とベアリングプレート３４の外面との間に形成され、この空間３８は（図示しない）制御ラインによって、同様に図示しない圧縮空気源に接続されている。
【００３４】
回転運動Ｆ4の後、上記空間３８は加圧されて、ベアリングプレート３４を軸Ｘ30に平行に矢印Ｆ5で表されるように並進させる変位効果が与えられて、ベアリングプレート３４は、ベアリングプレート２４にしっかりと当接し、その結果、一方でオリフィス２５および３５間の、他方でコネクタ２６および３６間の接合部のシールが確実な形で達成される。また図５の矢印Ｆ6で表される上記作用力は、面３２ａに面２２ａを作用させる効果、およびキャッチ２７を切り欠き３７内に入れる効果を有しており、これによってセグメント６ｃに対するサブアッセンブリ７の効率的な機械ロックが確実なものとなる。
【００３５】
キャッチ２７と切り欠き３７とが協働することによって、作用力Ｆ6の作用により、リング２０および支持部３０の回転を阻止することが可能となる。さらに空間３８内の圧力が損失された場合は、ピストン８ａの作動装置がリング２０にかかる軸方向作用力を維持し、これにより、要素２７および３７のおかげで効率的な機械ロックが確実となる。
【００３６】
ベアリングプレート２４にはまた中央オリフィス２９も設けられており、その一方でベアリングプレート３４には、貯蔵器８のピストン８ａの位置を制御するロッド４０がスライドできるような同じ内部断面積を有する中央オリフィス３９が設けられている。したがって図５の形態においては、セグメント６ｃに設けられた（図示しない）アクチュエータを用いて正確に行いうるロッド４０の制御により、特に噴霧器９への供給を行うために、ピストン８ａの位置を制御することが可能である。
【００３７】
サブアッセンブリ７をセグメント６ｃに取り付ける作業、およびこれから取り外す作業の間は、上記ロッド４０は図３および図４に示されるようにサブアッセンブリ６の内側に引っ込められる。
【００３８】
たとえば図２に示した段階に続く段階の間に、サブアッセンブリ７がセグメント６ｃから分離される場合、空間３８内の圧力は大気圧に戻り、その結果作用力Ｆ5は除去されて、ロッド４０は引っ込められる。
【００３９】
すると、軸Ｘ20-Ｘ30を中心としてリング２０を矢印Ｆ4の方向に回転駆動し、または反対の方向に駆動して、スタッド２２および３２を互いにもはや対向しなくなる形態にすることができる。その後、矢印Ｆ3で表される動きと反対の動きによってセグメント６ｃを上昇させ、これを上記したようにセグメント６ｃに取り付け可能な第２サブアッセンブリ７’と向かい合うように導くことが可能である。
【００４０】
本発明の装置を構成する要素は、たとえば適切なプラスチック材料など、電気的な絶縁材料から成る。これにより、一方で静電タイプの噴霧器および水溶性コーティング材料の場合には噴霧器のボウルや貯蔵器の内容物などといった高電圧になるパーツ間における電気アークの危険性を、他方でロボットのハンドルなどといったアース電位のパーツ間における電気アークの危険性を回避することが可能となる。上記装置は、高電圧のパーツの近くにはいかなる導電性要素も包含しないように構成される。
【００４１】
したがって本発明によると、多軸ロボットのアームの端部においてサブアッセンブリを迅速に変更できるようになり、これにより高速でボディ３を塗装することができるようになる。貯蔵器８および噴霧器９は、サブアッセンブリ７’の対応する要素８’および９’を使用している間の、マスク時間中に清掃される。
【００４２】
本発明は、多軸ロボットおよび貯蔵器を有するサブアッセンブリ７を用いて示したが、問題となる単数または複数の噴霧器への供給を行う貯蔵器と一体化されようとされまいと、あらゆるタイプのロボットおよびあらゆるタイプのサブアッセンブリに適用可能である。
【００４３】
本発明の変形例によると、リング２０はサブアッセンブリ７を中心として自由に回転するように取り付けられても良い。このサブアッセンブリは２つ以上の噴霧器を包含することが可能であり、上記噴霧器はいかなる公知のタイプのものであっても構わない。本発明は、リング２０内に支持部３０を導入する運動Ｆ3を伴うものとして示したが、逆向きの運動を利用して、リング２０が支持部３０のまわりに係合するように変位させることも可能である。いずれの場合にせよ、支持部３０は、本発明の意味の範囲内においてリングに係合される。
【００４４】
本発明により、ロボット１のアーム６に取り付けられるサブアッセンブリ７を迅速に変更すること、および特に、サブアッセンブリのタイプを変更することが可能となる。サブアッセンブリ７および７’は、必ずしも同一である必要はない。したがってこれに関連する噴霧器９や貯蔵器８或いは静電気荷電システムの特徴は、所望の用途の関数として適合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  作動中におけるコーティング材料を噴霧するための設備を概略的に示す。
【図２】  図１の設備の清掃／充填ステーションの一部を、部分的に破断して示す部分斜視図である。
【図３】  図１の設備におけるロボットのアームの端部と、このロボットに取り付けるように意図されたサブアッセンブリとの分解斜視図である。
【図４】  組み立て中の図２の要素を通る長手方向の断面図である。
【図５】  上記要素が組み立てられた時の図４と同様な断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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