JPH0331505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗料供給ホースの先端に設けられた塗
装ガンを交換しつつ塗装作業を行うようにした塗
装用ロボツトの色替装置に関する。

例えば、自動車の製造ラインにおいて、コンベ
アにより搬送される自動車の車体に対し上塗り塗
装を行う場合、車体毎に異なる塗料で塗装される
のが普通である。このような上塗り塗装を一台の
塗装用ロボツトを使用して行なおうとすると、複
数色の塗料を選択的に塗装ガンに供給する色替え
バルブを設け、先に塗装すべき先行被塗物への塗
装終了後で次に塗装すべき後続被塗物への塗装開
始前に、先行被塗物に使用した前色塗料と、後続
被塗物に使用されるべき次色塗料との間に色替え
を行わなければならない。この色替え作業は、色
替えバルブから塗装ガンに至る塗料供給系路にシ
ンナ、エアを流し、前色塗料を完全に洗浄・除去
した後に塗料供給系路に次色塗料を供給すること
により行われるものである。

前記色替えバルブに関し、本件出願人は特開昭
58−58167号により、例えば塗装ブースの側壁等
に設けた色替えバルブと塗装ガンとの間を長尺の
塗料供給ホースで接続していた従来技術を改良
し、色替えバルブをロボツトのアームに取付けて
塗装ガンとの間の塗料供給ホースを可及的に最小
にすることにより、塗料や洗浄用シンナを節約で
きると共に、色替作業時間を短縮することのでき
る塗装用ロボツトを提案した。

しかし、先に提案した塗装用ロボツトにあつて
も、色替えバルブと塗装ガンとの間に接続された
塗料供給ホースは最小長さに配設されているとは
いえ、なお色替え時には該ホース内にシンナ、エ
アを順次供給して前色塗料を洗浄、除去しなけれ
ばならず、塗料、シンナ、エア等の損失を皆無に
することはできない。また、アームに取付けた色
替バルブと塗装ブースとの間には複数色の塗料を
供給するための塗料供給ホースの束を接続するた
め、ロボツトの支柱やアーム等の可動部がこれら
ホースの束を引張ることになつてロボツトに極力
望まれている自由な動きが制約されてしまうとい
う問題があつた。更に、ロボツトの動きを円滑か
つ確実にするためには、アームをできる限り軽量
化することが望まれるが、色替えバルブをアーム
に取付けることは該アームの重量増加を招き、軽
量化の要請に沿わないという面があつた。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、塗料容器やサーキユレー
シヨンパイプに連なる塗料供給ホースの先端に設
けられた塗装ガンを、塗装用ロボツト本体自らの
テイーチング内容に基づいて着脱させることによ
り、前色塗料を洗浄したりする必要がなく、塗
料、シンナおよびエア等の損失を皆無にすること
ができ、またロボツト本体のアームに作用する重
量負担を極力軽くすることができる結果、ロボツ
ト本体が自由かつ正確な動きを行うことができる
ようにした塗装用ロボツトの色替装置を提供する
ことにある。

この目的を達成するために本発明が採用した構
成は、塗装用ロボツト本体と、該ロボツト本体の
アーム先端に設けられ、前面が平坦な支持面とな
つた支持部を有するブラケツトと、該ブラケツト
に取付けられたシリンダ機構と、前記ブラケツト
の支持部を左右から挾むように断面コ字状に形成
されると共に先端内側面に爪部が突設され、前記
シリンダ機構に取付けられて前後方向に変位する
クランプ部材と、前面が前記ブラケツトの支持面
と衝合可能な衝合面となつた把持部を有し、該ク
ランプ部材の変位に応じて該把持部が前記爪部と
ブラケツトの支持部との間で着脱可能に挾持され
る複数のホルダと、該各ホルダにそれぞれ取付け
られた複数の塗装ガンと、前記ロボツト本体の作
動範囲内に位置して該各塗装ガンに取付けられた
ホルダが配列される架台と、前記各塗装ガンに塗
料を供給する各塗料源に連なる各色毎の塗料供給
ホースとからなる。

このように構成することにより、塗装用ロボツ
ト本体はテイーチング内容に基づいて架台に近づ
き、該架台上に配列されているホルダの把持部を
コ字状のクランプ部材内に挿入し、シリンダ機構
を縮小方向に変位させることにより、ブラケツト
の支持部とクランプ部材の爪部との間で把持部を
挾持し、該把持部の衝合面とブラケツトの支持面
との間を衝合させ、該ブラケツトに対しホルダを
介して塗装ガンを取付ける。これにより、塗装ガ
ンは塗装用ロボツト本体のアーム先端に取着され
るから、塗料供給ホースを介して塗料源から供給
された塗料を該塗装ガンから噴霧すればよい。一
方色替に際しては前述と逆の動作で塗装ガンの取
付けられたホルダを架台上に配列させればよい。
この結果、前述の動作を繰返すことにより、順次
各塗色の異なる塗装ガンを交換しつつ塗装作業を
行なうことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図ないし第５図は本発明の第１の実施例を
示す。図中１は塗装用ロボツト本体（以下、ロボ
ツト本体という）で、該ロボツト本体は基台１Ａ
と、該基台１Ａ上に設けたターンテーブル１Ｂ
と、該ターンテーブル１Ｂ上に回動可能に支持さ
れた支柱１Ｃと、該支柱１Ｃに回動可能にして該
支柱１Ｃから前方に突出させて取付けたアーム１
Ｄと、該アーム１Ｄの先端に設けた手首１Ｅとか
ら構成されている。

２は前記手首１Ｅに設けられたブラケツトで、
該ブラケツト２は平板状の基部２Ａと、該基部２
Ａの先端から下方に突出され、肉厚の支持部２Ｂ
と、該支持部２Ｂの前面に形成された平坦な支持
面２Ｃとからなり、前記基部２Ａは支持面２Ｃを
前記手首１Ｅの前方に向けて該手首１Ｅの先端に
固着されている。

３はホルダで、該ホルダ３は平板状の基部３Ａ
と、該基部３Ａの一端に下向きに形成された爪３
Ｂと、該基部３Ａの他端から下方に突出された肉
厚の把持部３Ｃと、前記ブラケツト２の支持面２
Ｃと衝合するように前記把持部３Ｃの前面に形成
された衝合面３Ｄとから形成されている。

４は前記基部３Ａ上にボルト・ナツト５を介し
て固着された塗装ガンで、該塗装ガン４には後述
する塗料供給ホースが接続され、先端にはノズル
チツプ４Ａが設けられている。ここで、塗装ガン
４は塗料源から該塗装ガン４に圧送される塗料を
ノズルチツプ４Ａから噴霧する液圧霧化型塗装ガ
ンとして構成されている。

６は前記ブラケツト２の下側に配設され、該ブ
ラケツト２の支持面２Ｃに前記ホルダ３の衝合面
３Ｄを衝合させることによつて該ホルダ３を着脱
可能に支持するクランプ機構で該クランプ機構６
はシリンダ機構としてのエアシリンダ７と後述す
るクランプ部材１３とから構成されている。ここ
で、該エアシリンダ７は前記ブラケツト２の基部
２Ａ下面にボルト・ナツト９Ａ，９Ｂを介して固
着され、該シリンダ７内には空圧によつて摺動す
るピストン１０が挿入されている。該ピストン１
０には一端が該ピストン１０に固着され、他端を
前記シリンダ７の蓋部７Ａから前記ブラケツト２
の支持部２Ｂ方向に貫通させたピストンロツド１
０Ａが取着されている。また、前記シリンダ７の
蓋部７Ａと底部７Ｂには該シリンダ７内に圧縮空
気を導くためのポート１１Ａ，１１Ｂが前記ピス
トン１０を挾んで穿設されており、また、前記蓋
部７ａのピストンロツド１０Ａとの摺接面および
ピストン１０の外周面にはＯリング１２Ａ，１２
Ｂがそれぞれ嵌装されている。

１３は前記ピストンロツド１０Ａの突出側先端
にこれと一体的に設けられたクランプ部材で、該
クランプ部材１３は前記ピストンロツド１０Ａの
反対側に空間部Ａを有する断面コ字形に形成さ
れ、対向辺の先端内側面には爪１３Ａ，１３Ｂが
それぞれ突設されている。そして、クランプ部材
１３は前記ブラケツト２の支持部２Ｂのほぼ中間
位置に外嵌されていて、ピストンロツド１０Ａを
介して前記ピストン１０により第２図の左右方向
に移動可能となつている。

１４Ａ，１４Ｂはブラケツト２の支持面２Ｃに
穿設された有底状の嵌合穴、１５Ａ，１５Ｂは該
嵌合穴１４Ａ，１４Ｂに嵌入するように先端が半
円球または円錐形をなし基部が雄ねじに形成され
た突起部材で、該突起部材１５Ａ，１５Ｂは前記
衝合面３Ｄに螺着されている。そして、前記支持
面２Ｃと衝合面３Ｄが衝合したとき、突起部材１
５Ａ，１５Ｂが嵌合穴１４Ａ，１４Ｂに嵌合する
ことにより、ホルダ３の位置決めと保持を行うよ
うになされている。

１６は塗装ブース内の側壁１７に設けられた架
台で、該架台１６は非使用時の塗装ガン４が取付
けられているホルダ３を保持しておくために、ロ
ボツト本体１の作動範囲内Ｂで塗装作業範囲Ｃ外
の位置に複数個配設されている（第５図参照）。
該架台１６の先端と中間には上向きに突状段部１
６Ａ，１６Ｂが形成され、該突状段部１６Ａ，１
６Ｂの間に形成される凹窪部１６Ｃ内はボルト・
ナツト５のボルト頭を収容可能になつている。

た、該架台１６の先端側段部１６Ａには先端に
ばね座１８Ａを有し、前記凹窪部１６Ｃ側にスト
ツパ１８Ｂを有するロツド１８が把持部３Ｃ方向
に摺動可能に挿通され、段部１６Ａの外側面とば
ね座１８Ａとの間には前記ロツド１８に外嵌させ
て圧縮ばね１９が張設されている。

上記のように構成される架台１６には、第５図
に示すようにロボツト本体１の作動範囲Ｂ内で、
左右両側の塗装作業範囲Ｃ外に位置させて塗装に
使用される数数の塗装ガン４が配置されている。

２０，２０，……は前記架台１６と各塗装ガン
４，４，…との間に配設された塗料供給ホース、
２１，２１，……はロボツト本体１から離間させ
て塗装ブース外に配置され、異る色の塗料を充填
した塗料容器２１Ａと塗料ポンプ２１Ｂとからな
る塗料源、２２，２２，…は該各塗料源からの塗
料を供給する配管で、該各配管２２の基端は塗料
ポンプ２１Ｂを介して塗料容器２１Ａと接続さ
れ、先端は架台１６において塗料供給ホース２０
の基端と接続され、該塗料供給ホース２０の先端
には塗装ガン４が取付けられている。

２３，２３，…は前記架台１６と塗装ガン４と
の間に設けられたホース伸縮機構で、該各ホース
伸縮機構２３は塗装ブースの側壁１７に突設した
湾曲状の案内レール２３Ａと、該案内レール２３
Ａに転動可能に係合された滑車２３Ｂと、一端が
該滑車２３Ｂに固着され、他端が塗料供給ホース
２０に固着された支持ロープ２３Ｃとから構成さ
れている。ここで、本実施例の場合、前記各案内
レール２３Ａには第１図に示す如くロボツト本体
１のアーム１Ｄ先端近くまで延在する湾曲状に形
成され、塗料供給ホース２０は該ロボツト本体１
の自由な動作に追従しうるようになされている。

次に、上記のように構成される本実施例装置の
動作について説明する。なお、下記に述べる動作
は、例えばテイーチングに基づくプレイバツク動
作により行われるものである。

まず、塗装作業開始前には、塗装ガン４を支持
するホルダ３はその爪３Ｂを架台１６の段部１６
Ｂに係止させ、把持部３Ｃの内側面はばね１９の
押圧力を受けた状態で該架台１６上に保持されて
いる。なお、各塗装ガン４は架台１６上の予め定
められた位置に配列されている。

他方、ロボツト本体１も待機姿勢にあり、シリ
ンダ７内のピストン１０はポート１Ｂ側にエアが
供給されていてクランプ機構６のクランプ部材１
３は最伸長の状態にある。

次に、制御装置（図示せず）から塗装作業開始
の指令が出されると、ロボツト本体１はこの指令
に従つて移動し、予め定められた塗装ガン４が固
着されているホルダ３の下方に位置される。次い
で、第４図に示すように、クランプ機構６はアー
ム１Ｄによつてイ方向に上昇せられ、ホルダ３の
把持部３Ｃは空間部Ａ内に挿入され、嵌合穴１４
Ａ，１４Ｂと突起部材１５Ａ，１５Ｂが対面する
位置でクランプ機構６の上昇は停止される。

次に、アーム１Ｄによりブラケツト２が図中ロ
方向に押出され、嵌合穴１４Ａ，１４Ｂに突起部
材１５Ａ，１５Ｂが嵌入する。この時、突起部材
１５Ａ，１５Ｂの先端は半円球あるいは円錐状を
しているから各嵌合穴１４Ａ，１４Ｂと若干の位
置ずれがあつてもアーム１Ｄの押出力によつて該
位置ずれは修正されて嵌合穴１４Ａ，１４Ｂと突
起部材１５Ａ，１５Ｂとは嵌合することができ
る。ブラケツト２が更に前方に押出されると、ブ
ラケツト２の支持面２Ｃとホルダ３の衝合面３Ｄ
とが衝合し、さらにブラケツト２が図中ロ方向に
押出されると、ホルダ３はばね１９を圧縮しつつ
架台１６上を摺動しながら後方にスライドする。

次に、ホルダ３が所定距離後方にスライドする
と、ロボツト本体１のアーム１Ｄの駆動が停止す
る。すると、方向切換弁（図示せず）によりシリ
ンダ７のポート１１Ａ側は加圧され、ポート１１
Ｂ側は排気されてピストン１０が後退し、クラン
プ部材１３もハ方向に後退して該クランプ部材１
３の爪１３Ａ，１３Ｂが把持部３Ｃの両側縁部に
係合し、該把持部３Ｃは支持部２Ｂ側に強固に押
圧されることにより、塗装ガン４はロボツト本体
１１の手首１Ｅ先端に装着される。

さらに、ロボツト本体１を再駆動し、アーム１
Ｄによりブラケツト２を図中イ方向に上昇する
と、塗装ガン４は架台１６上から離れ、次いで、
ロボツト本体１の主柱１Ｃが回転してアーム１Ｄ
が旋回し、該塗装ガン４は塗装すべき被塗物方向
に移動せられる。この時、塗装ガン４に接続され
ている塗料供給ホース２０は移動する塗装ガン４
によつて引張られるが、滑車２３Ｂも支持ロープ
２３Ｃを介して引張られ、案内レール２３Ａに沿
つて転動する結果、該塗料供給ホース２０はロボ
ツト本体１の動作に追従して伸びていく。

被塗物に対する塗装が終了すると、ロボツト本
体１のアーム１Ｄが旋回して塗装ガン４を架台１
６の方向に戻すが、この時には塗料供給ホース２
０は滑車２３Ｂに支持ロープ２３Ｃを介して支持
されているだけであるから、該ロボツト本体１の
動きによつて塗料供給ホース２０も引戻され、該
ホース２０の中間部も垂下した状態に保たれる。

然して、架台１６の近傍に戻つたロボツト本体
１のアーム１Ｄは、まず、ホルダ３の把持部３Ｃ
背面をばね座１８Ａに当接させ、ばね１９を架台
１６の後方に押圧して圧縮しつつホルダ３の爪３
Ｂを架台１６の段部１６Ｂ後方に位置させる。次
に、アーム１Ｄがロボツト本体１側に後退する
と、ホルダ３は架台１６上をばね１９のばね力に
よつて前方に摺動し、ホルダ３の爪３Ｂが前記段
部１６Ｂに係合することによつて該ホルダ３は架
台２３上に保持される。以下、クランプ機構６を
作動し、ロボツト本体１を駆動してブラケツト２
を後退させる等前記装着時とは逆の順序で操作す
ることにより、ホルダ３とブラケツト２との離脱
が行われる。

次に、第６図は本発明の第２の実施例を示す。
図中第１の実施例の構成要素と同一構成要素には
同一符号を付してその説明を省略する。

然るに第２の実施例の特徴は、塗料供給ホース
２０をホース巻取りリール３１に伸縮可能に収容
し、該ホース巻取リール３１を塗装ブースの側壁
１７で架台１６に近接した位置に設けたことにあ
る。ここで、ホース巻取リール３１は塗料供給ホ
ース２０の出入口を有する円筒状のケース３１Ａ
と、該ケース３１Ａの中心に回動可能に挿通さ
れ、該ケース３１Ａ内で半径方向に開口した開口
部と軸端面に開口した開口部とを有する流通路が
形成されている回転軸３１Ｂと、該回転軸３１Ｂ
に固着されて前記ケース３１Ａに内装された巻取
りドラム３１Ｃと、該巻取りドラム３１Ｃまたは
前記回転軸３１Ｂと前記ケース３１Ａとの間に張
設され、該巻取りドラム３１Ｃが塗料供給ホース
２０を常時巻取る回転方向に付勢するばね３１Ｄ
とから構成されている。そして、前記回転軸３１
Ｂの軸端面開口部には基端が塗料容器２１Ａに接
続した配管２４の他端が継手３１Ｅを介して接続
されており、他方、前記回転軸３１Ｂの半径方向
の開口部には先端が塗装ガン４に接続した塗料供
給ホース２０の他端が接続されていて、該塗料供
給ホース２０の巻取り、または引出し動作に拘ら
ず、塗料容器２１Ａから塗装ガン４に塗料が供給
されるようになつている。

従つて、本実施例装置にあつては、塗装作業開
始時に前記第１の実施例で述べた動作と同じ動作
により架台１６にホルダ３を介して支架された塗
装ガン４がロボツト本体１に装着される。該塗装
ガン４が塗装すべき被塗物の方向に移動せられる
と、該塗装ガン４に接続している塗料供給ホース
２０もホース巻取りリール３１からばね３１Ｄの
ばね力に抗して引出されてくる。また、塗装作業
が終了し、塗装ガン４が架台１６方向に戻る時に
は塗料供給ホース２０にはロボツト本体１による
引張力は働かないので、該ホース２０はホース巻
取りリール３１に張設したばね３１Ｄのばね力に
よつて巻取りドラム３１Ｃに順次巻取られ、塗装
ガン４はホルダ３を介して架台１６に支架され
る。

上述したように、第１および第２の実施例によ
れば、ロボツト本体１と塗装ガン４の着脱は該ロ
ボツト本体１に固着され空気圧で作動するクラン
プ機構６でロボツト本体１に固着したブラケツト
２と塗装ガン４を固着したホルダ３とをクランプ
するように構成したから、塗装ガン４の着脱は所
定のプログラムに従つて回動的に、しかも確実に
行うことができる。

また、上記実施例では、支持面２Ｃに複数の嵌
合穴１４Ａ，１４Ｂを穿設し、衝合面３Ｄには突
起部材１５Ａ，１５Ｂを突設してクランプ機構６
がホルダ３を把持する際に両者が嵌合することに
よつて衝合位置のずれが修正され、また把持時の
支えとなるように構成したが、該嵌合穴１４Ａ，
１４Ｂと突起部材１５Ａ，１５Ｂに代えて、支持
面２Ｃに凹陥部または凸状部を形成し、衝合面３
Ｄには凸状部または凹陥部を形成して、ブラケツ
ト２とホルダ３とをいわゆるいんろう嵌合によつ
て保持するように構成してもよい。

さらに、クランプ機構を構成するエアシリンダ
７は本発明のシリンダ機構の具体例であるが、空
圧シリンダに限らず、油圧シリンダを用いてもよ
い。

なお、前記実施例では塗料源２１として塗料容
器２１Ａと塗料ポンプ２１Ｂとからなるものを述
べたが、塗料源としては塗料タンクを用い、該塗
料タンクに塗料の循環するサーキユレーシヨンパ
イプを設け、配管２３を該サーキユレーシヨンパ
イプに接続する構成としてもよい。

また、塗料ガン４としては液圧ガンに限ること
なく、塗料供給ホース２０内に塗料ホースとは別
にエアホースを添設し、該エアホースからのエア
によつて霧化を促進するエアガンとして構成して
もよい。

以上詳述したように、塗装用ロボツト本体のア
ーム先端には前面が平坦な支持面となつた支持部
を有するブラケツトを設け、該ブラケツトには先
端が爪部となつたコ字状のクランプ部材を有する
シリンダ機構を設け、一方前面がブラケツトの支
持面と衝合可能を衝合面となつた把持部を有する
複数のホルダを備え、該各ホルダには塗料源に連
なる塗料供給ホースが接続された塗装ガンを取付
け、該塗装ガンの取付けられたホルダをロボツト
本体の作動範囲に配設する構成としたから、ロボ
ツト本体とシリンダ機構をテイーチングしたプロ
グラムにしたがつて作動することにより、クラン
プ部材の爪部とブラケツトの支持部との間でホル
ダの把持部を挾持した状態で当該ホルダと一緒に
塗装ガンをロボツト本体に取着することができ
る。この結果、ロボツト本体は所望のプログラム
に従つて、ホルダを着脱することにより、色替を
行ないつつ塗装作業が可能となり、色替えバルブ
および該色替えバルブと塗装ガンとの間の塗料供
給ホースを廃止することができ、色替えの際の前
色塗料の洗浄が不要になつて塗料や洗浄用シン
ナ、圧縮空気の損失を皆無にすることができる。
また、塗装ガンに塗料を供給する塗料供給ホース
は塗装ガン毎に１本に限られるので、塗装用ロボ
ツト本体のアームにかかる重量を軽減することが
でき、該ロボツト本体を自由かつ正確に作動する
ことができる。さらに、塗料供給ホースはロボツ
ト本体の動きに追従して移動するので、該ホース
がロボツト本体の支柱やケースに当つたりするこ
とがなく、ロボツト本体は正確な動作をすること
ができるし、該ホースが損傷することも防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る塗装用ロ
ボツトの色替装置の概略図、第２図は同実施例装
置に用いられるクランプ機構を示す拡大断面図、
第３図は第２図の−矢示方向断面図、第４図
は塗装ガンを塗装用ロボツトに装着する場合のク
ランプ機構の動作説明図、第５図は架台の配置説
明図、第６図は本発明の第２の実施例に係る塗装
用ロボツトの色替装置の概略図である。 １……塗装用ロボツト、４……塗装ガン、６…
…クランプ機構、１６……架台、２０……塗料供
給ホース、２１……塗料源、Ｂ……作動範囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塗装用ロボツト本体１と、該ロボツト本体１
   のアーム１Ｄ先端に設けられ、前面が平坦な支持
   面２Ｃとなつた支持部２Ｂを有するブラケツト２
   と、該ブラケツト２に取付けられたシリンダ機構
   ７と、前記ブラケツト２の支持部２Ｂを左右から
   挾むように断面コ字状に形成されると共に先端内
   側面に爪部１３Ａ，１３Ｂが突設され、前記シリ
   ンダ機構７に取付けられて前後方向に変位するク
   ランプ部材１３と、前面が前記ブラケツト２の支
   持面２Ｃと衝合可能な衝合面３Ｄとなつた把持部
   ３Ｃを有し、該クランプ部材１３の変位に応じて
   該把持部３Ｃが前記爪部１３Ａ，１３Ｂとブラケ
   ツト２の支持部２Ｂとの間で着脱可能に挾持され
   る複数のホルダ３と、該各ホルダ３にそれぞれ取
   付けられた複数の塗装ガン４と、前記ロボツト本
   体１の作動範囲内に位置して該各塗装ガン４が取
   付けられたホルダ３が配列される架台１６と、前
   記各塗装ガン４に塗料を供給する各塗料源２０に
   連なる各色毎の塗料供給ホース２０とから構成し
   てなる塗装用ロボツト色替装置。