(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム先端の手首部に塗装ガンを有する塗装ガンユニットが装着された塗装用ロボットにおいて、
塗装ガンユニットは、
前記手首部の軸端に支持された塗装ガン駆動用モータと、
該塗装ガン駆動用モータに回転駆動される第１の駆動軸に結合された第１のベベルギヤと、
該第１のベベルギヤと交差する向きで噛合する第２のベベルギヤと、
該第２のベベルギヤと対向する向きで前記第１のベベルギヤと噛合し前記第２のベベルギヤと逆方向に駆動される第３のベベルギヤと、
前記第２のベベルギヤに駆動される第２の駆動軸に支持された第１の塗装ガンと、
前記第３のベベルギヤに駆動される第３の駆動軸に支持された第２の塗装ガンと、
からなり、
前記塗装ガン駆動用モータを、前記手首部から突出する駆動軸の軸線に対して所定角度傾斜させた内圧防爆構造のモータケースに収納し、前記第２のベベルギヤと前記第３のベベルギヤとを同一軸上に設けて前記第１のベベルギヤの端面に直交に噛合させ、該同一軸と前記第１のベベルギヤの回転軸の軸線とが交差する点を、前記手首部から突出する駆動軸の軸線上に設け、前記同一軸の軸方向からみたときに、前記第１の塗装ガンと前記第２の塗装ガンとを、前記突出する駆動軸の軸線を中心として対称位置となるように前記第２の駆動軸と前記第３の駆動軸とに結合させたことを特徴とする塗装用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗装用ロボットに係り、特に複数の塗装ガンのそれぞれの向きを個別に変更するよう構成した塗装用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば塗装用ロボットによりワーク表面を塗装する塗装工程では、ワークがコンベヤにより搬送されると、塗装用ロボットが予めティーチングされた塗装プログラムにしたがって所定の塗装作業を行う。即ち、塗装用ロボットは、ワークが作業エリアに到着すると、自動的に塗装作業を開始し、ワークが作業エリアを通過するまでに所定の塗装作業を終了させる。
【０００３】
この種の塗装用ロボットでは、塗装効率の向上を図るため、アーム先端に複数の塗装ガンを取り付けるよう構成されたものがある。このように複数の塗装ガンを有する場合、複数の塗装ガンのうちワークの形状に応じて必要な塗装ガンのみスプレオンにしたり、あるいは両方の塗装ガンを同時にスプレオンにして塗装効率を向上させると共にタクト時間を短縮していた。
【０００４】
一方、これとは別に同様の目的として塗装ガン自体を所定の角度回動させるガンチルト方式とされた構成のものがある。このガンチルト方式の場合、ロボット本体側の手首の角度を変えることによりワークに対する吹き付け角度を変更する場合、ロボット本体側の姿勢を変えるのに要する時間がロスタイムとなったり、ロボットとワークが干渉するおそれがあった。
【０００５】
この方式では、２位置もしくは３位置のエアロータリやシリンダを用いて構成されるガンチルト機構で行うため、予め決められた２姿勢もしくは３姿勢しかとれない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の塗装用ロボットにおいて、複数ガン方式の場合、ガンブラケットに塗装ガンを固定するため、各塗装ガンをそれぞれ個別に変位させて相対変位させることができなかった。すなわち、各塗装ガンが同じ方向にしか変位できないので、例えば複雑な形状のワークの異なる被塗装面を塗装する場合、複数の被塗装面を１回に塗装する際、各塗装ガンが同時に吹き付けることを考えると、被塗装面間の距離が一定でない場合には対応することができない。
【０００７】
また、ガンチルト方式の場合、ロボットと手首部との相対位置は、予め決められた２乃至３位置しか設定されていないので手首部による姿勢変えが必要であり複雑な動きを効率良く行うことは難しい。
そこで、本発明は上記課題を解決した塗装用ロボット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、本発明は以下のような特徴を有する。上記本発明は、アーム先端の手首部に塗装ガンを有する塗装ガンユニットが装着された塗装用ロボットにおいて、塗装ガンユニットは、前記手首部の軸端に支持された塗装ガン駆動用モータと、該塗装ガン駆動用モータに回転駆動される第１の駆動軸に結合された第１のベベルギヤと、該第１のベベルギヤと交差する向きで噛合する第２のベベルギヤと、該第２のベベルギヤと対向する向きで前記第１のベベルギヤと噛合し前記第２のベベルギヤと逆方向に駆動される第３のベベルギヤと、前記第２のベベルギヤに駆動される第２の駆動軸に支持された第１の塗装ガンと、前記第３のベベルギヤに駆動される第３の駆動軸に支持された第２の塗装ガンと、からなり、前記塗装ガン駆動用モータを、前記手首部から突出する駆動軸の軸線に対して所定角度傾斜させた内圧防爆構造のモータケースに収納し、前記第２のベベルギヤと前記第３のベベルギヤとを同一軸上に設けて前記第１のベベルギヤの端面に直交に噛合させ、該同一軸と前記第１のベベルギヤの回転軸の軸線とが交差する点を、前記手首部から突出する駆動軸の軸線上に設け、前記同一軸の軸方向からみたときに、前記第１の塗装ガンと前記第２の塗装ガンとを、前記突出する駆動軸の軸線を中心として対称位置となるように前記第２の駆動軸と前記第３の駆動軸とに結合させたことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明によれば、塗装ガン駆動用モータの回転駆動力が第１乃至第３のベベルギヤを介して第１，第２の塗装ガンのそれぞれに伝達されるため、モータの回転方向を切り換えて第１，第２の塗装ガンの向きを相対変位させることが可能となり、ワークの複数の被塗装面の形状に応じて第１，第２の塗装ガンの向きを変えて１行程で複数の被塗装面を同時に塗装できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明になる塗装用ロボットの一実施例の構成を示す正面図である。
塗装用ロボット１は、予めティーチングされた塗装動作を行うプレイバック形の多関節ロボットであり、被塗装物としてのワーク２への塗装作業を行う塗装ブースに設置されている。
【００１１】
塗装用ロボット１は、垂直な壁３にボルト４により固定されており、大略、壁３に固定された基台５と、基台５の端部で旋回する旋回ベース６と、一端が旋回ベース６のブラケット７に支持されて他端が水平方向に延在する第１アーム８と、一端が第１アーム８に回動自在に支持されて他端が垂下方向に延在する第２アーム９と、第２アーム９の下端に設けられた手首部１０と、手首部１０の端部に装着された塗装ガンユニット１１とからなる。
【００１２】
旋回ベース６は、上下方向（Ａ方向）に回動可能に設けられており、基台５内に収容された旋回ベース駆動モータ（図示せず）により駆動される。また、第１アーム８は、ブラケット７によりＢ方向に回動可能に支持されており、ブラケット７の側面に取り付けられた第１アーム駆動モータ（図示せず）により駆動される。また、第２アーム９は、第１アーム８の先端でＣ方向に回動可能に支持されており、第１アーム８の先端の側面に取り付けられた第２アーム駆動モータ（図示せず）により駆動される。
【００１３】
手首部１０は、第２アーム９の下端でＤ方向に回動自在に支持された第１ケース１２と、第１ケース１２の端部にＥ方向に回動自在に支持された第２ケース１３と、第２ケース１３の端部から突出してＦ方向に回動する駆動軸（図示せず）とからなる。また、手首部１０の第１ケース１２、第２ケース１３、駆動軸を夫々駆動する駆動モータ（図示せず）は、第２アーム９の上端側面に取り付けられている。
【００１４】
各駆動モータに接続される複数のケーブル１４は、基台５の内部に挿通された後、ブラケット７の回動中心に設けられた円板状の第１ケーブル支持板１５に挿通される。そして、第１ケーブル支持板１５を介して第１アーム８内に装架されたケーブル１４は、第１アーム８の先端側面に設けられた円板状の第２ケーブル支持板１６を貫通して第２アーム９の上端側面に設けられたモータユニット（図示せず）に接続される。このように複数のケーブル１４を支持するケーブル支持板１５，１６が回動中心に設けられているため、アーム回動動作による複数のケーブル１３の捩じれが防止される。
【００１５】
次に、本発明の要部を構成する塗装ガンユニット１１について説明する。
図２は塗装ガンユニット１１を拡大して示す正面図、図３は塗装ガンユニット１１を拡大して示す側面図、図３は塗装ガンユニット１１を下方からみた底面図である。
【００１６】
塗装ガンユニット１１は、手首部１０の第２ケース１３から突出する駆動軸に支持されたブラケット２０と、ブラケット２０を介して支持されたベース２１と、ベース２１のモータ取付部２２に取り付けられた塗装ガン駆動用モータ２３と、塗装ガン駆動用モータ２３の回転駆動力を伝達する伝達機構２４と、伝達機構２４により一方向に駆動される第１支持アーム２５と、伝達機構２４により第１支持アーム２５の回動方向と逆方向に駆動される第２支持アーム２６と、第１支持アーム２５に支持された第１塗装ガン２７と、第２支持アーム２６に支持された第２塗装ガン２８とよりなる。
【００１７】
塗装ガン駆動用モータ２３のモータケース２９は、内圧防爆構造となっており、ベース２１の軸線に対して所定角度α（本実施例では、α＝４５°とする）傾斜したモータ取付部２２に固定されている。モータケース２９には、壁３に取り付けられた内圧容器３３から引き出された内圧用エアチューブ４４、及びモータ制御用ケーブル４５が接続されている。
【００１８】
塗装ガン駆動用モータ２３は、後述するようにワーク２の被塗装面の位置に応じて所定角度正回転あるいは逆回転されて第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の向きを変更する。また、塗装ガン駆動用モータ２３の駆動軸２３ａは、ベース２１内の凹部２１ａに挿入された減速機３０に結合されており、塗装ガン駆動用モータ２３の回転は所定の減速比で減速される。減速機３０の出力軸（第１の駆動軸）３１は、ベース２１内の凹部２１ａに設けられた軸受３２により回転可能に軸承されている。
【００１９】
伝達機構２４は、減速機３０の出力軸３１に設けられて塗装ガン駆動用モータ２３により回転駆動される第１のベベルギヤ３５と、第１のベベルギヤ３５と９０°の角度で交差する向きで噛合する第２のベベルギヤ３６と、第２のベベルギヤ３６と対向する向きで第１のベベルギヤ３５と噛合し第２のベベルギヤ３６と逆方向に駆動される第３のベベルギヤ３７とよりなる。すなわち、第１のベベルギヤ３５の端面に対し、第２のベベルギヤ３６の端面と第３のベベルギヤ３７の端面とが夫々直交する向きで噛合されている。
【００２０】
本実施例においては、第１〜第３のベベルギヤ３５〜３７が直交する角度で交差するように組み付けられているので、側方からみた図３において第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８が平行に配されている。
尚、第１のベベルギヤ３５に対する第２のベベルギヤ３６及び第３のベベルギヤ３７の向きは、９０°に限らず、例えば第１のベベルギヤ３５の端面に対し、第２のベベルギヤ３６の端面と第３のベベルギヤ３７の端面とが夫々９０°を越える角度で交差するように設けても良い。その場合、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８は、先端同志が離間するように傾斜した状態に支持され、第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６が回動すると離間方向に斜めに変位する。
【００２１】
また、第２のベベルギヤ３６の端面と第３のベベルギヤ３７の端面とが夫々９０°未満の角度で交差するように設けても良い。その場合、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８は、先端同志が近接するように傾斜した状態に支持され、第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６が回動すると近接方向に斜めに変位する。
【００２２】
また、第１〜第３のベベルギヤ３５〜３７としては、歯が直線状に形成されたすぐばかさ歯車を用いても良いし、あるいは歯がスパイラル状に湾曲したまがりばかさ歯車を用いても良い。
第２のベベルギヤ３６は、水平方向に延在する第２の駆動軸３８の一端に結合されており、第３のベベルギヤ３７は第２の駆動軸３８と同一方向に延在する第３の駆動軸３９の一端に結合されている。第２の駆動軸３８及び第３の駆動軸３９は、ベース２１の両側に形成された左右側面２１ｂ，２１ｃに設けられた軸受４０，４１により回転可能に軸承されている。
【００２３】
第２のベベルギヤ３６と第３のベベルギヤ３７は、互いに対向する向きとなるように同一軸上に設けられて第１のベベルギヤ３５と直交する方向から噛合しているため、図４において、例えば第１のベベルギヤ３５が時計方向に駆動された場合、第２のベベルギヤ３６がＧ1 方向に回動され、第３のベベルギヤ３７が逆方向のＨ1 方向に回動される。
【００２４】
第２の駆動軸３８は第１支持アーム２５に結合されており、第３の駆動軸３９は第２支持アーム２６に結合されている。第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６は、夫々下方からみるとコ字状に形成されており、正面からみると夫々逆向きのＬ字状に形成されている。
【００２５】
また、第１支持アーム２５、第２支持アーム２６の先端部分には、連結部材４２，４３を介して第１塗装ガン２７、第２塗装ガン２８が支持されている。そして、上記ベベルギヤ３５〜３８の回動方向により第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６が相対回転するため、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の向きがＩ1,Ｉ2 方向及びＪ1,Ｊ2 方向に変更される。
【００２６】
例えばワーク２の被塗装面が平面であるときは、図１乃至図４に示すように、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８が同一方向に平行となる向きに設定されている。
しかしながら、ワーク２の被塗装面が凹凸形状で左右対象である場合には、塗装ガン駆動用モータ２３により第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６を相対回転させ、図５中実線で示すように第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６をＩ1 方向及びＪ1 方向に回動させて第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の塗料吹き付け方向が左右外側に向くようにする。あるいは塗装ガン駆動用モータ２３を逆回転させて図５中一点鎖線で示すように第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６をＩ2 方向及びＪ2 方向に回動させて第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の塗料吹き付け方向が左右内側に向くようにする。
【００２７】
ワーク２が図１に示すような２列の平行な溝２ａ，２ｂを有し、溝２ａ，２ｂの両側に起立される突部２ｃ〜２ｅを有する場合、先ず第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８を平行な中立位置に設定した状態でワーク２の溝２ａ，２ｂ底部を塗装する。その際、塗装用ロボット１は、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８を平行状態のまま旋回ベース６、第１アーム８、第２アーム９、手首部１０を駆動して溝２ａ，２ｂの長手方向に移動させる。
【００２８】
次に、塗装ガン駆動用モータ２３が駆動されて第１のベベルギヤ３５を反時計方向に駆動させ、第２のベベルギヤ３６がＧ2 方向に回動され、第３のベベルギヤ３７が逆方向のＨ2 方向に回動される。
そのため、図６に示すように、第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６がＩ2 方向及びＪ2 方向に回動して第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の塗料吹き付け方向が左右内側を向くように変更される。これにより、ワーク２の溝２ａ，２ｂ間中央に突出する突部２ｄの両側面を同時の塗装することができる。
【００２９】
次に、塗装ガン駆動用モータ２３を逆方向に駆動させて第１のベベルギヤ３５を時計方向に駆動させ、第２のベベルギヤ３６がＧ1 方向に回動され、第３のベベルギヤ３７が逆方向のＨ1 方向に回動される。
そのため、図７に示すように、第１支持アーム２５及び第２支持アーム２６がＩ1 方向及びＪ1 方向に回動されて第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の塗料吹き付け方向が左右外側を向くように変更される。これにより、ワーク２の溝２ａ，２ｂの両側に突出する突部２ｃの内側面と突部２ｅの内側面を同時の塗装することができる。
【００３０】
このように、第１塗装ガン２７及び第２塗装ガン２８の塗料吹き付け方向を同時に変更することができるので、角度の異なるワークの被塗装面を効率良く塗装することが可能となり、塗装工程でかかる塗装時間を短縮することができる。
また、１台の塗装ガン駆動用モータ２３で２個の塗装ガン２７，２８を夫々個別の相対変位させることができるので、各塗装ガンごとの専用モータを設ける場合よりも小型化、軽量化が図れると共に、低コスト化することができる。さらに、制御システムとしても１台の塗装ガン駆動用モータ２３のみを駆動制御するだけなので、制御方法が簡単化され、制御システムの開発も容易に行える。
【００３１】
尚、上記実施例では、塗装用ロボット１が垂直な壁３に設置された構成を一例として挙げたが、これに限らず、床面に塗装用ロボット１を設置する場合にも適用できるのは勿論である。
また、上記実施例では、第１支持アーム２５、第２支持アーム２６の夫々に塗装ガンが１個ずつ支持される構成としたが、これに限らず、第１支持アーム２５、第２支持アーム２６の夫々に塗装ガンが２個ずつ支持される構成とすることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、塗装ガン駆動用モータの回転駆動力が第１乃至第３のベベルギヤを介して第１，第２の塗装ガンのそれぞれに伝達されるため、モータの回転方向を切り換えて第１，第２の塗装ガンの向きを相対変位させることが可能となり、ワークの複数の被塗装面の形状に応じて第１，第２の塗装ガンの向きを変えて１行程で角度異なる複数の被塗装面を同時に塗装できる。そのため、角度の異なるワークの被塗装面を効率良く塗装することが可能となり、塗装工程でかかる塗装時間を短縮することができる。しかも、１台のモータで第１，第２の塗装ガンの向きを同時に変更させることができるので、モータ数が少なくて済み、その分小型化、軽量化を図ることができると共に、モータ制御が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる塗装用ロボットの一実施例の構成を示す正面図である。
【図２】塗装ガンユニットを拡大して示す正面図である。
【図３】塗装ガンユニットを拡大して示す側面図である。
【図４】塗装ガンユニットを下方からみた底面図である。
【図５】塗装ガンが駆動される状態を拡大して示す正面図である。
【図６】一対の塗装ガンが内側に駆動された状態を示す正面図である。
【図７】一対の塗装ガンが外側に駆動された状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１  塗装用ロボット
２  ワーク
５  基台
６  旋回ベース
８  第１アーム
９  第２アーム
１０  手首部
１１  塗装ガンユニット
１２  第１ケース
１３  第２ケース
２０  ブラケット
２１  ベース
２２  モータ取付部
２３  塗装ガン駆動用モータ
２４  伝達機構
２５  第１支持アーム
２６  第２支持アーム
２７  第１塗装ガン
２８  第２塗装ガン
２９  モータケース
３０  減速機
３１  出力軸
３５  第１のベベルギヤ
３６  第２のベベルギヤ
３７  第３のベベルギヤ
３８  第２の駆動軸
３９  第３の駆動軸
【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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【図７】
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