(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤシステムから被塗装用ワークである船殻ブロックの構造データを入力して塗装面、コーナ部などの塗装作業用のワーク構造データを作成するワーク構造データ生成部と、このワーク構造データ生成部にて得られたワーク構造データを入力して塗装施工手順を生成する塗装施工手順生成部と、塗装条件データを生成する塗装条件生成部と、上記塗装施工手順生成部および塗装条件生成部にて作成されたデータを入力して塗装ロボットにおける塗装動作のＮＣデータを生成する塗装動作生成部とを具備するとともに、
上記塗装施工手順生成部に、上記ワーク構造データ生成部にて作成されたワーク構造データを入力してワークの桁材および補強材に基づき塗装区画を求めるとともにこの塗装区画ごとに塗装面を検出する塗装面検出部と、少なくともこの塗装面検出部にて検出された塗装面の大きさおよび塗装面のコーナ部を認識する形状認識部と、この形状認識部にて認識された塗装面およびコーナ部に応じて、予め登録された塗装パターンを塗装ライブラリから読み込み設定する塗装パターン設定部とを具備し、
且つ上記塗装ライブラリにおいては、塗装面が平面である平面用塗装パターンと、塗装面が２個の平面同士のコーナ部である２面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の平面同士のコーナ部である３面コーナ用塗装パターンとが登録されており、
さらに上記塗装動作生成部では、上記塗装施行手順生成部にて得られた塗装面および塗装パターン、並びに上記塗装条件生成部にて得られた塗装条件データを入力して、各塗装区画ごとに、コーナ部から平面部への順番にて且つ各塗装部同士間の移動が最小となるように塗装経路が作成されるようにしたことを特徴とするＮＣデータ作成装置。
【請求項２】
ＣＡＤシステムから被塗装用ワークである船殻ブロックの構造データを入力して塗装面、コーナ部などの塗装作業用のワーク構造データを作成するワーク構造データ生成部と、このワーク構造データ生成部にて得られたワーク構造データを入力して塗装施工手順を生成する塗装施工手順生成部と、塗装条件データを生成する塗装条件生成部と、上記塗装施工手順生成部および塗装条件生成部にて作成されたデータを入力して塗装ロボットにおける塗装動作のＮＣデータを生成する塗装動作生成部とを具備するとともに、
上記塗装施工手順生成部に、上記ワーク構造データ生成部にて作成されたワーク構造データを入力してワークの桁材および補強材に基づき塗装区画を求めるとともにこの塗装区画ごとに塗装面を検出する塗装面検出部と、少なくともこの塗装面検出部にて検出された塗装面の大きさおよび塗装面のコーナ部を認識する形状認識部と、この形状認識部にて認識された塗装面およびコーナ部に応じて、予め登録された塗装パターンを塗装ライブラリから読み込み設定する塗装パターン設定部とを具備し、
且つ上記塗装ライブラリにおいては、塗装面が広い平面である広平面用塗装パターンと、塗装面が狭い平面である狭平面用塗装パターンと、塗装面が２個の広い平面同士のコーナ部である２広平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が２個の狭い平面同士のコーナ部である２狭平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の広い平面同士のコーナ部である３広平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の狭い平面同士のコーナ部である３狭平面コーナ用塗装パターンとが登録されており、
さらに上記塗装動作生成部では、上記塗装施行手順生成部にて得られた塗装面および塗装パターン、並びに上記塗装条件生成部にて得られた塗装条件データを入力して、各塗装区画ごとに、コーナ部から平面部への順番にて且つ各塗装部同士間の移動が最小となるように塗装経路が作成されるようにしたことを特徴とするＮＣデータ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被塗装物の形状変化に容易に対応し得る、例えば大型鋼構造物に用いられる塗装ロボットのＮＣデータ作成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶、橋梁などの大型構造物の塗装作業の自動化は、コストダウンの要請および熟練労働者の減少から急務の課題となっており、塗装ロボットによる自動塗装システムの開発が進められている。
【０００３】
ところで、造船分野においては、ダブルハルのバラストタンク内の塗装に代表されるように、被塗装物が複雑な構造を有する場合が多く、自動塗装システムにおいては、これらに対応可能なことが要求されるが、そのためには、ＣＡＤシステムにて作成された被塗装物の構造データから、塗装ロボットを制御するためのＮＣデータを作成するＣＡＭシステム、すなわちＮＣデータ作成装置が重要となる。
【０００４】
従来のＮＣデータ作成装置では、ＣＡＤシステムにて作成された被塗装物の構造データを、塗装ロボットのアーム部の駆動だけで塗装可能な領域である塗装区画に分割するとともに、各塗装区画に応じて、塗装ロボットの塗装動作パターンおよび塗装仕様（パターン幅、スプレー距離など）を当てはめることにより、塗装パターンのデータベースが作成されていた。
【０００５】
ところで、この塗装区画の種類は複数あり、例えば図６に示すように、上下のフロア材５１，５２と、これら両フロア材５１，５２間に鉛直方向で且つ互いに直交するように配置された２枚の隔壁板５３，５４と、これら両フロア材５１，５２間にて且つ両隔壁板５３，５４に跨って水平方向で配置されたロンジ材５５，５６との組み合わせに応じて多数存在しており、しかもこれら各種類の塗装区画ごとに応じて、塗装パターンが作成されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、塗装区画は、フロア材、隔壁板などの板材およびロンジ材などの補強材の他、桁材の組み合わせに応じて多数存在するため、船殻構造が変わった場合、すなわち塗装対象である構造部材の形状および寸法が変わった場合、新たな塗装区画に応じた塗装パターンを作成する必要があり、即応性、柔軟性に欠けるとともに、作業効率が悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、塗装対象である構造部材が変化した場合でも、新たな塗装区画について、塗装パターンを作成する必要がない塗装ロボットのＮＣデータの作成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の塗装ロボットのＮＣデータの作成装置は、ＣＡＤシステムから被塗装用ワークである船殻ブロックの構造データを入力して塗装面、コーナ部などの塗装作業用のワーク構造データを作成するワーク構造データ生成部と、このワーク構造データ生成部にて得られたワーク構造データを入力して塗装施工手順を生成する塗装施工手順生成部と、塗装条件データを生成する塗装条件生成部と、上記塗装施工手順生成部および塗装条件生成部にて作成されたデータを入力して塗装ロボットにおける塗装動作のＮＣデータを生成する塗装動作生成部とを具備するとともに、
上記塗装施工手順生成部に、上記ワーク構造データ生成部にて作成されたワーク構造データを入力してワークの桁材および補強材に基づき塗装区画を求めるとともにこの塗装区画ごとに塗装面を検出する塗装面検出部と、少なくともこの塗装面検出部にて検出された塗装面の大きさおよび塗装面のコーナ部を認識する形状認識部と、この形状認識部にて認識された塗装面およびコーナ部に応じて、予め登録された塗装パターンを塗装ライブラリから読み込み設定する塗装パターン設定部とを具備し、
且つ上記塗装ライブラリにおいては、塗装面が平面である平面用塗装パターンと、塗装面が２個の平面同士のコーナ部である２面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の平面同士のコーナ部である３面コーナ用塗装パターンとが登録されており、
さらに上記塗装動作生成部では、上記塗装施行手順生成部にて得られた塗装面および塗装パターン、並びに上記塗装条件生成部にて得られた塗装条件データを入力して、各塗装区画ごとに、コーナ部から平面部への順番にて且つ各塗装部同士間の移動が最小となるように塗装経路が作成されるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の他の塗装ロボットのＮＣデータの作成装置は、ＣＡＤシステムから被塗装用ワークである船殻ブロックの構造データを入力して塗装面、コーナ部などの塗装作業用のワーク構造データを作成するワーク構造データ生成部と、このワーク構造データ生成部にて得られたワーク構造データを入力して塗装施工手順を生成する塗装施工手順生成部と、塗装条件データを生成する塗装条件生成部と、上記塗装施工手順生成部および塗装条件生成部にて作成されたデータを入力して塗装ロボットにおける塗装動作のＮＣデータを生成する塗装動作生成部とを具備するとともに、
上記塗装施工手順生成部に、上記ワーク構造データ生成部にて作成されたワーク構造データを入力してワークの桁材および補強材に基づき塗装区画を求めるとともにこの塗装区画ごとに塗装面を検出する塗装面検出部と、少なくともこの塗装面検出部にて検出された塗装面の大きさおよび塗装面のコーナ部を認識する形状認識部と、この形状認識部にて認識された塗装面およびコーナ部に応じて、予め登録された塗装パターンを塗装ライブラリから読み込み設定する塗装パターン設定部とを具備し、
且つ上記塗装ライブラリにおいては、塗装面が広い平面である広平面用塗装パターンと、塗装面が狭い平面である狭平面用塗装パターンと、塗装面が２個の広い平面同士のコーナ部である２広平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が２個の狭い平面同士のコーナ部である２狭平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の広い平面同士のコーナ部である３広平面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の狭い平面同士のコーナ部である３狭平面コーナ用塗装パターンとが登録されており、
さらに上記塗装動作生成部では、上記塗装施行手順生成部にて得られた塗装面および塗装パターン、並びに上記塗装条件生成部にて得られた塗装条件データを入力して、各塗装区画ごとに、コーナ部から平面部への順番にて且つ各塗装部同士間の移動が最小となるように塗装経路が作成されるようにしたものである。
【００１０】
上記の各構成によると、塗装施工手順生成部に設けられる塗装ライブラリには、塗装面が平面である平面用塗装パターンと、塗装面が２個の平面同士のコーナ部である２面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の平面同士のコーナ部である３面コーナ用塗装パターンとを登録し、またはそれぞれの塗装パターンに平面の広い・狭いに応じたパターンを登録したので、すなわち塗装区画における塗装パターンを、平面部および面同士の接合部であるコーナ部に基づき作成するようにしたので、従来のように、塗装区画における構造部材の形状・寸法などを考慮して塗装パターンを作成する場合に比べると、例えば補強材の位置および構造部材の形状が変わった場合でも、塗装パターンの作成をし直す必要がないため、容易に対応することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における塗装ロボットのＮＣデータ作成装置を、図１〜図５に基づき説明する。
【００１２】
まず、被塗装物である船殻ブロック（以下、ワークともいう）の自動塗装を行う自動塗装設備を、図１に基づき説明する。この自動塗装設備は、塗装ロボット１と、この塗装ロボット１を載置して所定の場所に移動させるプレーサ２と、上記塗装ロボット１に塗料タンク３内の塗料を所定量でもって供給するための塗料供給装置４と、上記塗装ロボット１、プレーサ２および塗料供給装置４を制御する制御装置（ＮＣ制御装置でもある）５と、上記塗装ロボット１に所定の塗装動作を行わせるためのＮＣデータを作成するためのＮＣデータ作成装置６とから構成されている。なお、上記塗装ロボット１においては、そのアーム部１ａの先端に設けられた塗装ガン７を、６軸方向にて移動および回動させることができる。
【００１３】
そして、上記ＮＣデータ作成装置６には、図２に示すように、 ＣＡＤシステムで作成されたワークの構造データ（ＣＡＤデータ）を入力するとともに構造部材データ記憶部（図示せず）から不足する構造部材データを入力してデータの補完を行い塗装に必要な、すなわち塗装作業用のワーク構造データを生成するワーク構造データ生成部１１と、このワーク構造データ生成部１１にて得られたワーク構造データを入力して塗装施工手順を生成する塗装施工手順生成部１２と、塗料名データおよび塗装膜圧、吹付圧などの塗装データを入力して塗装条件データを生成する塗装条件生成部１３と、上記塗装施工手順生成部１２および塗装条件生成部１３にて作成された各データを入力して塗装ロボットにおける塗装動作用のＮＣデータを生成する塗装動作生成部１４とが具備されている。
【００１４】
ここで、本発明の要旨である塗装施工手順生成部１２の構成を、図３に基づき詳しく説明する。
すなわち、塗装施工手順生成部１２には、ワーク構造データ生成部１１で作成されたワーク構造データを入力してワークの塗装面を検出する塗装面検出部２１と、この塗装面検出部２１にて検出された少なくとも塗装面の大きさおよび塗装面の接合状態（コーナ部の状態）を認識する形状認識部２２と、この形状認識部２２にて認識された塗装面およびコーナ部の状態に応じて、予め登録されている塗装パターンを塗装ライブラリ２３から読み込み設定する塗装パターン設定部２４とが具備されている。
【００１５】
上記塗装面検出部２１においては、ワークの構成部材が検出された後、ガーダなどの桁材（塗装区域を大きく分割する塗装分割部材）、バルクヘッド、フロア材などの板材（分割された分割域をさらに区画する塗装区画部材）およびロンジ材などの補強材のリストが作成されて、桁材および板材に基づき、基本塗装域すなわち塗装区画が求められる。そして、これら各塗装区画ごとに塗装面が検出されるとともに各塗装面の大きさ（寸法）が認識される。
【００１６】
次に、各塗装区画ごとに、他の構成部材との接合部すなわちコーナ部（交差部）が認識された後、これら認識された各コーナ部に、その交差状態に応じた塗装パターンが塗装ライブラリ２３から読み出されて設定される。
【００１７】
ここで、塗装ライブラリ２３に登録されている塗装パターンについて説明する。
この設定されている塗装パターンは、図４に示すように、塗装面が広い１面である第１パターンＡ（平面用塗装パターン、広平面用塗装パターン）と、塗装面が狭い１面である第２パターンＢ（平面用塗装パターン、狭平面用塗装パターン）と、塗装面が広い２面のコーナ部である第２パターンＣ（２面コーナ用塗装パターン、２広平面コーナ用塗装パターン）と、塗装面が狭い２面のコーナ部である第４パターンＤ（２面コーナ用塗装パターン、２狭平面コーナ用塗装パターン）と、塗装面が広い３面のコーナ部である第５パターンＥ（３面コーナ用塗装パターン、３広平面コーナ用塗装パターン）と、塗装面が狭い３面のコーナ部である第６パターンＦ（３面コーナ用塗装パターン、３狭平面コーナ用塗装パターン）とからなっている。
【００１８】
また、上記塗装条件生成部１３では、入力された塗料名データおよび塗装データにより、塗装条件記憶部（図示せず）に記憶されたデータを参照して塗装条件データが作成される。この塗装条件データは、塗装速度、塗装膜厚、スプレー距離、塗装幅、塗装重ね幅、塗り回数、作業者により指示される塗装ガンのチップ番号、塗料の必要粘度、ポンプ圧力などから構成されている。
【００１９】
さらに、塗装動作生成部１４では、上記塗装施工手順生成部１２にて得られた塗装面および塗装パターン、並びに上記塗装条件生成部１３にて得られた塗装条件データを入力して、各塗装区画ごとに、実際の塗装動作の手順が作成されるとともに、その動作手順がＮＣデータとして作成される。
【００２０】
例えば、広い面同士のコーナ部→狭い面同士のコーナ部→広い面の平面部→狭い面の平面部というように、コーナ部から平面部への順番にて且つ各塗装部同士間の移動が最小となるような塗装経路が作成される。
【００２１】
次に、上記ＮＣデータ作成装置において、塗装パターンの設定を具体的な船殻ブロックに適用した場合について説明する。
この船殻ブロックは、図５に示すように、例えば２枚の上下フロア材３１，３２の間に、互いに直交する２枚の隔壁材３３，３４が鉛直に設けられ、また上下フロア材３１，３２間で且つ両隔壁材３３，３４に垂直な所定長さのフランジ付きロンジ材３５が設けられたものである。
【００２２】
したがって、この船殻ブロックに、塗装ライブラリ２３に登録されている塗装パターンを適用すると、上下フロア材３１，３２、隔壁材３３，３４の中央平面部については、第１パターンＡが設定され、またこれらのコーナ部には、第３パターンＣおよび第５パターンＥが設定される。
【００２３】
さらに、ロンジ材３５およびそのフランジ部３５ａの中央平面部については、第４パターンＤおよび第２パターンＢが設定されるとともに、これらロンジ材３５およびそのフランジ部３５ａと両隔壁材３３，３４とのコーナ部については、第４パターンＤおよび第６パターンＦが設定される。
【００２４】
すなわち、塗装部である各塗装面およびコーナ部には、それぞれ最適な塗装パターンが設定され、この塗装パターンが塗装動作生成部１４に入力されて、ここで塗装条件生成部１３から入力される塗装条件データに基づき、塗装ガンの移動経路および塗料の吹き付け条件などが決定されて、そのＮＣデータが作成される。そして、この作成されたＮＣデータが制御装置５に入力される。
【００２５】
このように、塗装施工手順生成部１２においては、塗装作業用のワーク構造データより得られる塗装部分（塗装面）を、まずガーダなどの桁材にて分割された塗装分割部をフロア材などの板材にて区画するとともに、これら区画された塗装区画での塗装パターンを、それぞれ平面部および面同士の接合部であるコーナ部に基づき作成された塗装ライブラリから選択して設定するようにしたので、従来のように、塗装区画における構成部材の形状・寸法などを考慮して塗装パターンを登録している場合に比べて、例えばロンジ材などの補強材の位置および船殻ブロックの構造自体が変わった場合でも、塗装ライブラリにおける塗装パターンを登録し直す必要がないため、容易に対応することができ、したがって柔軟性に富み、作業効率が良好である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の塗装ロボットのＮＣデータ作成装置の構成によると、塗装施工手順生成部に設けられる塗装ライブラリには、塗装面が平面である平面用塗装パターンと、塗装面が２個の平面同士のコーナ部である２面コーナ用塗装パターンと、塗装面が３個の平面同士のコーナ部である３面コーナ用塗装パターンとを登録し、またはそれぞれの塗装パターンに平面の広い・狭いに応じたパターンを登録したので、すなわち塗装区画における塗装パターンを、平面部および面同士のコーナ部に基づき作成するようにしたので、従来のように、塗装区画における構造部材の形状、寸法などを考慮して塗装パターンを作成する場合に比べると、例えば補強材の位置および構造部材の形状が変わった場合でも、塗装パターンの作成をし直す必要がないため、容易に対応することができ、したがって柔軟性に富み、作業効率が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における自動塗装設備の全体構成を示す模式図である。
【図２】  同自動塗装設備におけるＮＣデータ作成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】  同ＮＣデータ作成装置における塗装施工手順生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】  同ＮＣデータ作成装置における塗装パターンの種類を説明する図表である。
【図５】  同ＮＣデータ作成装置における塗装パターンを船殻構造に適用した場合を示す斜視図である。
【図６】  塗装区画の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      塗装ロボット
５      制御装置
６      ＮＣデータ作成装置
７      塗装ガン
１１      ワーク構造データ生成部
１２      塗装施工手順生成部
１３      塗装条件生成部
１４      塗装動作生成部
２１      塗装面検出部
２２      形状認識部
２３      塗装ライブラリ
２４      塗装パターン設定部
【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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【図６】
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