被塗装物保持ロボットおよび塗装用ロボットシステム
【課題】塗装中に吹き付けの気流が乱れ、ロボット等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することが可能な被塗装物保持ロボットおよび塗装用ロボットシステムを提供する。
【解決手段】被塗装物保持ロボット１０は、固定されたベース部２０と、第１軸Ｊ1を中心にベース部２０に対して旋回する細長状の第１アーム１１とを備えている。Ｌ字状の第２アーム１２は、第２軸Ｊ2を中心に第１アーム１１に対して旋回し、細長状の第３アーム１３は、第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回する。また第３アーム１３の先端１３ｂに、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４が設けられている。
【解決手段】被塗装物保持ロボット１０は、固定されたベース部２０と、第１軸Ｊ1を中心にベース部２０に対して旋回する細長状の第１アーム１１とを備えている。Ｌ字状の第２アーム１２は、第２軸Ｊ2を中心に第１アーム１１に対して旋回し、細長状の第３アーム１３は、第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回する。また第３アーム１３の先端１３ｂに、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットおよびこのような被塗装物保持ロボットを備えた塗装用ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、垂直多関節ロボットの先端に塗装用のスプレーガンを取り付け、この垂直多関節ロボットを動作させることにより、被塗装物に塗装を塗装を施すことが行われている。この場合、垂直多関節ロボットを動作させることにより、スプレーガンを任意の位置姿勢に移動し、被塗装物に塗料を吹き付けることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、塗装には、シンナーなどの溶剤で溶かした塗料を使用する場合が多いので、塗装を行う作業場室内の雰囲気中には、気化した溶剤が混じる。このため、常に、一定方向に空気を流して、溶剤が作業場室内に滞留しないようにする必要がある。しかしながら従来、塗装を行う際には、上述したように垂直多関節ロボットによりスプレーガンを任意の角度に移動させている。このため、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、被塗装物周辺を余分な塗料で汚染するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、ロボット等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することが可能な被塗装物保持ロボットおよび塗装用ロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットにおいて、固定されたベース部と、ベース部に連結され、ベース部に対して垂直な第１軸を中心にベース部に対して旋回する細長状の第１アームと、第１アームの先端に連結され、第１軸に対して平行な第２軸を中心に第１アームに対して旋回するＬ字状の第２アームと、第２アームの先端に連結され、第２軸に対して垂直な第３軸を中心に第２アームに対して旋回する細長状の第３アームとを備え、第３アームの先端に、被塗装物を保持する第１保持部が設けられていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００７】
本発明は、第１保持部は、第３軸に対して平行な第４軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００８】
本発明は、第３アームの基端に、被塗装物を保持する第２保持部が設けられ、第２保持部は、第３軸に対して平行な第５軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００９】
本発明は、第１保持部および第２保持部は、互いに連動して回転することを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１０】
本発明は、第１保持部および第２保持部は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転することを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１１】
本発明は、第１軸を駆動する第１駆動部、第２軸を駆動する第２駆動部、および第３軸を駆動する第３駆動部が、いずれもベース部に配置されていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１２】
本発明は、塗装用ロボットシステムにおいて、被塗装物保持ロボットと、被塗装物保持ロボットの近傍に配置され、被塗装物保持ロボットの第１保持部に保持された被塗装物に対して塗装を施すスプレーガンを保持するスプレーガン保持機構とを備えたことを特徴とする塗装用ロボットシステムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第３アームの先端に被塗装物を保持する第１保持部を設け、この第１保持部を移動させることにより、被塗装物に対して塗装を施すようになっている。これにより、スプレーガンの移動を最小限にすることができ、スプレーガンの吹き付け角度を変更する必要もない。したがって、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、ロボット等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態による塗装用ロボットシステムを示す斜視図。
【図２】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す斜視図。
【図３】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す斜視図（図２と異なる姿勢をとる場合の図）。
【図４】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す側面図（図２のIV方向矢視図）。
【図５】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す上面図（図２のＶ方向矢視図）。
【図６】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す背面図（図２のVI方向矢視図）。
【図７】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す断面図（図５のVII−VII線断面図）。
【図８】本発明の一実施の形態による塗装用ロボットシステムを用いて塗装を施す状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。ここで、図１乃至図８は、本発明の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
（塗装用ロボットシステムの構成）
まず、図１により、塗装用ロボットシステムの全体構成について説明する。図１は、本実施の形態による塗装用ロボットシステム全体を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、塗装用ロボットシステム１００は、支持フレーム１１０と、支持フレーム１１０に各々固定された２つの被塗装物保持ロボット１０とを備えている。
【００１８】
このうち支持フレーム１１０は、略矩形状の底部フレーム１１１と、底部フレーム１１１の両側に垂設された一対の脚柱１１２と、一対の脚柱１１２上方に架け渡された支持梁１１３とを有している。
【００１９】
上述した２つの被塗装物保持ロボット１０は、それぞれ脚柱１１２の近傍であって底部フレーム１１１の両側に、固定架台１１４を介して底部フレーム１１１より高い位置に固定されている。なお、これら２つの被塗装物保持ロボット１０は、互いに同一の構造を有している。
【００２０】
各被塗装物保持ロボット１０は、固定架台１１４に固定されたベース部２０と、３本のアーム（第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３）とを備えている。第３アーム１３には、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４および第２保持部１５が設けられている。なお、被塗装物保持ロボット１０については後述するので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２１】
一方、支持梁１１３の略中央には、支持梁１１３から下方に向けて延びるスプレーガン保持機構１１５が取り付けられている。このスプレーガン保持機構１１５は、被塗装物保持ロボット１０の近傍、とりわけ被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５の近傍に配置されるようになっている。またスプレーガン保持機構１１５には、塗料を噴出する一対のスプレーガン１２０が保持されている。このスプレーガン１２０を用いることにより、各被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に保持された各被塗装物Ｗに対して塗装を施すようになっている。
【００２２】
なお本実施の形態において、スプレーガン保持機構１１５は、一対のスプレーガン１２０を上下方向に移動可能な直交ロボットからなっている。スプレーガン保持機構１１５は、被塗装物保持ロボット１０と連動し、一対のスプレーガン１２０を上下左右に移動させることができるようになっている。
【００２３】
また本実施の形態において、塗装用ロボットシステム１００の２つの被塗装物保持ロボット１０は、交互にスプレーガン１２０近傍に移動して、それぞれ第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗに対して塗装を施すことができるようになっている。
【００２４】
また、図示していないが、各被塗装物保持ロボット１０のベース部２０と第１アーム１１との間に間仕切り板を配置することにより、塗装作業が行われる作業空間内の防爆性を高めても良い。
【００２５】
（被塗装物保持ロボットの構成）
次に、図２乃至図６により、上述した被塗装物保持ロボットの概略について説明する。図２乃至図６は、本実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す図である。
【００２６】
図２乃至図６に示すように、被塗装物保持ロボット１０は、固定されたベース部２０と、その基端１１ａ側においてベース部２０に連結された細長状の第１アーム１１と、その基端１２ａ側において第１アーム１１の先端１１ｂに連結されたＬ字状の第２アーム１２と、その基端１３ａ側において第２アーム１２の先端１２ｂに連結された細長状の第３アーム１３とを備えている。
【００２７】
このうち第１アーム１１は、ベース部２０に対して垂直な第１軸Ｊ1を中心に、ベース部２０に対して旋回可能となっている。
【００２８】
また第２アーム１２は、第１軸Ｊ1に対して平行な第２軸Ｊ2を中心に、第１アーム１１に対して旋回可能となっている。なお、第２アーム１２は、第２軸Ｊ2に対して垂直な直線状の基端側アーム部１６と、第２軸Ｊ2に対して平行な直線状の先端側アーム部１７とから構成されている。これら基端側アーム部１６および先端側アーム部１７は、互いに垂直に固定連結されている。
【００２９】
また第３アーム１３は、第２軸Ｊ2に対して垂直な第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回可能となっている。これら第１アーム１１、第２アーム１２、および第３アーム１３は、いずれも削り出し部品からなっていても良い。
【００３０】
第３アーム１３の先端１３ｂには、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４が設けられている。この第１保持部１４は、第３軸Ｊ3に対して平行な第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっており、被塗装物Ｗを第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっている。
【００３１】
一方、第３アーム１３の基端１３ａには、被塗装物Ｗを保持する第２保持部１５が設けられている。この第２保持部１５は、第３軸Ｊ3に対して平行な第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっており、被塗装物Ｗを第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっている。なお本実施の形態において、第５軸Ｊ5は第３軸Ｊ3と同軸上に位置している。
【００３２】
これら第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに連動して回転するようになっている。この場合、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転するようになっている。しかしながら、これに限らず、第１保持部１４および第２保持部１５は互いに反対方向に回転しても良く、互いに異なる回転速度で回転しても良い。
【００３３】
第１保持部１４および第２保持部１５による被塗装物Ｗの保持方法としては、従来一般的な保持方法を用いることができる。例えば、被塗装物Ｗを第１保持部１４および第２保持部１５にそれぞれ直接取り外し可能に装着しても良い。あるいは、第１保持部１４および第２保持部１５にそれぞれ図示しないチャック機構を取付け、各チャック機構により被塗装物Ｗを把持しても良い。
【００３４】
ところで、ベース部２０には、被塗装物保持ロボット１０の第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5を駆動するサーボモータ（駆動部）が集中配置されている。
【００３５】
すなわち図１乃至図６において、参照番号２１は第１アーム１１を旋回させる第１モータ（第１駆動部）であり、参照番号２２は第２アーム１２を旋回させる第２モータ（第２駆動部）である。参照番号２３は第３アーム１３に旋回させる第３モータ（第３駆動部）であり、参照番号２４は、第１保持部１４および第２保持部１５を回転させる第４モータ（第４駆動部）である。被塗装物保持ロボット１０のベース部２０と第１アーム１１との間に図示しない間仕切り板を配置した場合、これらのモータには、防爆型ではない通常のモータを用いることもできる。
【００３６】
（被塗装物保持ロボットの内部構成）
次に、図７により、上述した被塗装物保持ロボットの内部構成について説明する。図７は、本実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す断面図である。
【００３７】
図７に示す被塗装物保持ロボット１０において、ベース部２０と第１アーム１１とを連結する関節部には、第１減速機２６が設けられており、この第１減速機２６の出力軸に第１アーム１１の基端１１ａ側が取り付けられている。すなわち第１アーム１１は鉛直面上を回動するようになっている。また第１アーム１１と第２アーム１２とを連結する関節部には、第２減速機２７が設けられており、第２減速機２７の出力軸には、第２アーム１２の基端１２ａ側が固定されている。さらに第２アーム１２と第３アーム１３とを連結する関節部には、第３減速機２８が設けられており、第３減速機２８の出力軸には、第３アーム１３の基端１３ａ側が固定されている。これら第１減速機２６、第２減速機２７、および第３減速機２８としては、それぞれ例えばハーモニックドライブ（登録商標）を用いることができる。
【００３８】
次に、第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5の各伝動系の構成について、図７を参照しながら説明する。
【００３９】
（第１軸Ｊ1の伝動系）
まず第１軸Ｊ1の伝動系について説明する。上述したように第１アーム１１は、第１軸Ｊ1を中心としてベース部２０に対して回動する。この第１軸Ｊ1の伝動系は、主に第１モータ２１（図１乃至図６参照）の動力を第１減速機２６に伝達する構成となっている。
【００４０】
図７に示すように、第１減速機２６の入力軸にはプーリ３１が取り付けられている。プーリ３１にはタイミングベルト３２が巻き掛けられており、第１モータ２１からの動力は、第１モータ２１に取り付けられたプーリ（図示せず）、タイミングベルト３２、プーリ３１からなるベルト伝動機構を介して第１減速機２６に伝えられ、第１減速機２６の出力軸に直結した第１アーム１１が回動するようになっている。
【００４１】
（第２軸Ｊ2の伝動系）
次に第２軸Ｊ2の伝動系について説明する。上述したように第２アーム１２は、第２軸Ｊ2を中心として第１アーム１１に対して回動する。この第２軸Ｊ2の伝動系は、主として、第２モータ２２の動力を第１伝動軸３３から第１アーム１１内に組み込まれた第１ベルト伝動機構により、第２減速機２７に伝達する構成となっている。
【００４２】
図７に示すように、第２モータ２２の回転軸にはプーリ３４が取り付けられている。第１伝動軸３３の入力軸にはプーリ３５が取り付けられている。またプーリ３４とプーリ３５にはタイミングベルト３６が巻き掛けられている。すなわち第２モータ２２からの動力は、プーリ３４、タイミングベルト３６、およびプーリ３５を順次介して第１伝動軸３３に伝えられるようになっている。
【００４３】
一方、第１アーム１１の内部では、第１伝動軸３３の先端部にプーリ３７が固着され、第２減速機２７の入力軸にはプーリ３８が取り付けられている。そして、これらのプーリ３７およびプーリ３８にタイミングベルト３９が巻き掛けられて、これらは、第１伝動軸３３からの動力を第２減速機２７に伝達する第１ベルト伝動機構を構成している。
【００４４】
（第３軸Ｊ3の伝動系）
次に第３軸Ｊ3の伝動系について説明する。上述したように第３アーム１３は、第３軸Ｊ3を中心として第２アーム１２に対して回動する。この第３軸Ｊ3の伝動系は、主として、第３モータ２３からの動力を、第２伝動軸４１、第１アーム１１内でベルト伝動を行う第２ベルト伝動機構、第３伝動軸４６、第２アーム１２内に配置された第４伝動軸５１、第２アーム１２内でベルト伝動を行う第３ベルト伝動機構を順次介して第３減速機２８に伝達する構成となっている。
【００４５】
図７において、第２伝動軸４１は、第１伝動軸３３の外側に同軸に嵌挿されている中空の伝動軸であり、一端部にプーリ４２が取り付けられている。第２伝動軸４１の他端部にはプーリ４３が取り付けられている。第３モータ２３の回転軸にはプーリ４４が直結されており、プーリ４２、４４にはタイミングベルト４５が巻き掛けられている。
【００４６】
本実施の形態において、第２減速機２７には同軸多重伝動軸（第３伝動軸４６、第６伝動軸６１）が貫通しており、これら同軸多重伝動軸のうち第３伝動軸４６は、外側の中空伝動軸である。この第３伝動軸４６の一端部にはプーリ４７が固着され、他端部には傘歯車４８が固着されている。
【００４７】
また第２伝動軸４１上のプーリ４３と、第３伝動軸４６上のプーリ４７とには、タイミングベルト４９が巻き掛けられている。これらプーリ４３、４７は、それぞれ上述した第２軸伝動系の第１ベルト伝動機構のプーリ３７、３８と同軸のプーリになっている。これらプーリ４３、４７、およびタイミングベルト４９は、第２伝動軸４１からの動力を第３伝動軸４６に伝達する第２ベルト伝動機構を構成している。
【００４８】
一方第２アーム１２のうち、基端側アーム部１６内部には、同軸多重伝動軸（第４伝動軸５１、第７伝動軸６６）が設けられている。これら同軸多重伝動軸のうち、第４伝動軸５１は外側の中空伝動軸である。この第４伝動軸５１の入力軸には傘歯車５２が固着され、出力軸にはプーリ５３が固着されている。このうち傘歯車５２は、第３伝動軸４６側の傘歯車４８と係合しており、第３伝動軸４６からの動力を第４伝動軸５１に伝達する際、その回転方向を９０度変換するようになっている。傘歯車４８、５２としては、直歯のものを用いても良く、曲り歯のものを用いても良い。
【００４９】
他方、第３減速機２８の入力軸にはプーリ５４が取り付けられている。また先端側アーム部１７内において、第４伝動軸５１側のプーリ５３と第３減速機２８側のプーリ５４とに、タイミングベルト５５が巻き掛けられている。これらプーリ５３、５４、およびタイミングベルト５５は、第４伝動軸５１からの動力を第３減速機２８に伝達する第３ベルト伝動機構を構成している。
【００５０】
（第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5の伝動系）
次に第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5の伝動系について説明する。上述したように第１保持部１４は、第４軸Ｊ4を中心として第３アーム１３上で回動する。また第２保持部１５は、第５軸Ｊ5を中心として第３アーム１３上で回動する。第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5のうち、第５軸Ｊ5の伝動系は、主として、第４モータ２４（図１乃至図６参照）からの動力を、第５伝動軸５６、第１アーム１１内でベルト伝動を行う第４ベルト伝動機構、第６伝動軸６１、第７伝動軸６６、第２アーム１２内でベルト伝動を行う第５ベルト伝動機構、および第８伝動軸７１を順次介して、第２保持部１５に伝達する構成となっている。また第４軸Ｊ4の伝動系は、主として、第４モータ２４からの動力を、第５軸Ｊ5の伝動系に加え、第３アーム１３内でベルト伝動を行う第６ベルト伝動機構により第２保持部１５に伝達する構成となっている。
【００５１】
図７に示すように、第５伝動軸５６は、第２伝動軸４１の外側に嵌合する中空伝動軸であり、第２伝動軸４１とともに同軸多重伝動軸を構成している。この第５伝動軸５６の一端部には、プーリ５７が取り付けられており、このプーリ５７と第４モータ２４の回転軸に取り付けてある図示しないプーリとの間に、タイミングベルト５８が巻き掛けられている。
【００５２】
第１アーム１１の先端１１ｂに配置されている第６伝動軸６１は、第３伝動軸４６の内側に同軸に挿入された中実伝動軸であり、第３伝動軸４６とともに同軸多重伝動軸を構成している。また第５伝動軸５６の他端部にはプーリ５９が取り付けられている。このプーリ５９と、第６伝動軸６１の一端部に取り付けられたプーリ６２にタイミングベルト６３が巻き掛けられている。これらプーリ５９、６２は、それぞれ上述した第１ベルト伝動機構のプーリ３７、３８および第２ベルト伝動機構のプーリ４３、４７と同軸のプーリとして構成されている。これらプーリ５９、６２、およびタイミングベルト６３は、第５伝動軸５６からの動力を第６伝動軸６１に伝達する第４ベルト伝動機構を構成するようになっている。
【００５３】
さらに、第６伝動軸６１の他端部には傘歯車６４が固着されている。他方、第２アーム１２のうち基端側アーム部１６内部には、第７伝動軸６６が設けられている。第７伝動軸６６は、第４伝動軸５１の内側に同軸に挿入された中実伝動軸であり、第４伝動軸５１とともに同軸多重伝動軸を構成している。この第７伝動軸６６の入力軸には傘歯車６７が固着され、出力軸にはプーリ６８が固着されている。このうち傘歯車６７は、第６伝動軸６１側の傘歯車６４と係合しており、第６伝動軸６１からの動力を第７伝動軸６６に伝達する際、その回転方向を９０度変換するようになっている。傘歯車６４、６７としては、直歯のものを用いても良く、曲り歯のものを用いても良い。
【００５４】
第３減速機２８内には、中実伝動軸からなる第８伝動軸７１が貫通している。この第８伝動軸７１の一端部にはプーリ７２が固着され、他端部にはプーリ７３が固着されている。また第２アーム１２の先端側アーム部１７内において、第７伝動軸６６上のプーリ６８と第８伝動軸７１上のプーリ７２とに、タイミングベルト７４が巻き掛けられている。プーリ７２は、第３ベルト伝動機構のプーリ５４と同軸のプーリを構成している。これらプーリ６８、７２、およびタイミングベルト７４は、第７伝動軸６６からの動力を第８伝動軸７１に伝達する第５ベルト伝動機構を構成している。
【００５５】
ところでプーリ７３は、第２保持部１５下端に固着されている。したがって、第８伝動軸７１が回転することにより、第２保持部１５が回転するようになっている。一方、第１保持部１４下端にはプーリ７６が固着されている。また第３アーム１３内において、プーリ７６とプーリ７３にはタイミングベルト７７が巻き掛けられている。これらプーリ７３、７６、およびタイミングベルト７７は、第８伝動軸７１からの動力を第１保持部１４に伝達する第６ベルト伝動機構を構成している。
【００５６】
このように、第８伝動軸７１が回転する際、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに連動して回転するようになっている。なお本実施の形態において、プーリ７３とプーリ７６は、互いに同一ピッチ円で同じ歯数をもっているプーリである。したがって、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転するようになっている。
【００５７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、図８を用いて説明する。
【００５８】
まず、直交ロボットからなるスプレーガン保持機構１１５を作動させることにより、一対のスプレーガン１２０を所定位置に配置する。この一対のスプレーガン１２０は、被塗装物保持ロボット１０に対して連動するようになっている。次に、２つの被塗装物保持ロボット１０のうち一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に、それぞれ被塗装物Ｗを保持させる。
【００５９】
続いて、この被塗装物保持ロボット１０の第１アーム１１および第２アーム１２をそれぞれ第１軸Ｊ1および第２軸Ｊ2を中心に旋回させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを各スプレーガン１２０近傍に移動する。次いで、スプレーガン１２０からミスト状の塗料を吹き付けることにより、第１保持部１４上の被塗装物Ｗおよび第２保持部１５上の被塗装物Ｗに対して同時に塗装を施す（図８）。
【００６０】
この間、第１保持部１４および第２保持部１５をそれぞれ回転させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを回転させ、各被塗装物Ｗに回転方向均一に塗装を施すことが好ましい。さらに、塗装を施す間、第１アーム１１および第２アーム１２を移動させることにより、被塗装物Ｗの姿勢を適宜変化させても良い。他方、塗装を施す間、第３アーム１３は第３軸Ｊ3を中心とする旋回を行わないようにしても良い。
【００６１】
続いて、第１アーム１１、第２アーム１２、および第３アーム１３を移動させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗをスプレーガン１２０近傍から待機位置まで移動する。その後、一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを取り除き、未塗装の被塗装物Ｗを第１保持部１４および第２保持部１５に保持させる。
【００６２】
このように、一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に被塗装物Ｗを載せ替えている間、待機していた他方の被塗装物保持ロボット１０を動作させ、他方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗに対して塗装を施すようにすることが好ましい。
【００６３】
ところで、このようにして被塗装物Ｗに塗装を施す間、シンナーなどの溶剤が室内に滞留するのを防止するために、図８において矢印で示すように、常に一定方向の空気の流れを発生させている。
【００６４】
これに対して本実施の形態によれば、第１保持部１４および第２保持部１５を移動することにより各被塗装物Ｗを移動させ、各被塗装物Ｗに対して塗装を施すようになっている。このため、スプレーガン１２０の吹き付け角度を変更する必要がない。このことにより、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、被塗装物保持ロボット１０等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することができる。また被塗装物Ｗの塗装を均一に施すことができる。
【００６５】
また本実施の形態によれば、被塗装物保持ロボット１０は、第１軸Ｊ1を中心にベース部２０に対して旋回する細長状の第１アーム１１と、第２軸Ｊ2を中心に第１アーム１１に対して旋回するＬ字状の第２アーム１２と、第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回する細長状の第３アーム１３とを備えている。このようなアームの構成により、第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗをスプレーガン１２０の周囲で効率良く移動させ、被塗装物Ｗの姿勢を容易に変化させることできる。
【００６６】
また本実施の形態によれば、被塗装物保持ロボット１０が２つの保持部（第１保持部１４および第２保持部１５）を有しているので、被塗装物Ｗに対して効率良く塗装を施すことができる。すなわち被塗装物Ｗを保持部に１個ずつ保持させる場合と比較して、被塗装物Ｗを保持するのに必要な時間を短縮することができる。また第１保持部１４は第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっており、第２保持部１５は第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっているので、被塗装物Ｗの塗装ムラを防止し、均一に塗装を施すことができる。
【００６７】
さらに本実施の形態による被塗装物保持ロボット１０によれば、第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5をそれぞれ駆動するサーボモータ（第１モータ２１乃至第４モータ２４）が、いずれもベース部２０に集中配置されている。このことにより、塗装作業が行われる作業空間内にはサーボモータや電気配線が存在しないので、防爆性を高めることができる。しかも、塗装作業空間の雰囲気からサーボモータを隔離することができるから、これらのサーボモータは防爆型のモータにする必要がなくなる。
【００６８】
また、各アーム１１、１２、１３を互いに連結する関節部には、サーボモータが設けられていないので、アーム１１、１２、１３全体の重量を軽量化することができる。これにより、サーボモータ（第１モータ２１乃至第４モータ２４）に対する負荷を軽減することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態の被塗装物保持ロボット１０においては、第１アーム１１、先端側アーム部１７、および第３アーム１３の内部には、それぞれタイミングベルト３９、４９、６３、５５、７４、７７が配設されているだけである。したがって、大きさの異なるロボットを実現しようとする場合、これらアームの長さと、その内部に配設されたタイミングベルトの長さとを変更するだけで良い。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 被塗装物保持ロボット
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４ 第１保持部
１５ 第２保持部
１６ 基端側アーム部
１７ 先端側アーム部
２０ ベース部
２１ 第１モータ（第１駆動部）
２２ 第２モータ（第２駆動部）
２３ 第３モータ（第３駆動部）
２４ 第４モータ（第４駆動部）
１００ 塗装用ロボットシステム
１２０ スプレーガン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットおよびこのような被塗装物保持ロボットを備えた塗装用ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、垂直多関節ロボットの先端に塗装用のスプレーガンを取り付け、この垂直多関節ロボットを動作させることにより、被塗装物に塗装を塗装を施すことが行われている。この場合、垂直多関節ロボットを動作させることにより、スプレーガンを任意の位置姿勢に移動し、被塗装物に塗料を吹き付けることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、塗装には、シンナーなどの溶剤で溶かした塗料を使用する場合が多いので、塗装を行う作業場室内の雰囲気中には、気化した溶剤が混じる。このため、常に、一定方向に空気を流して、溶剤が作業場室内に滞留しないようにする必要がある。しかしながら従来、塗装を行う際には、上述したように垂直多関節ロボットによりスプレーガンを任意の角度に移動させている。このため、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、被塗装物周辺を余分な塗料で汚染するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、ロボット等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することが可能な被塗装物保持ロボットおよび塗装用ロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットにおいて、固定されたベース部と、ベース部に連結され、ベース部に対して垂直な第１軸を中心にベース部に対して旋回する細長状の第１アームと、第１アームの先端に連結され、第１軸に対して平行な第２軸を中心に第１アームに対して旋回するＬ字状の第２アームと、第２アームの先端に連結され、第２軸に対して垂直な第３軸を中心に第２アームに対して旋回する細長状の第３アームとを備え、第３アームの先端に、被塗装物を保持する第１保持部が設けられていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００７】
本発明は、第１保持部は、第３軸に対して平行な第４軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００８】
本発明は、第３アームの基端に、被塗装物を保持する第２保持部が設けられ、第２保持部は、第３軸に対して平行な第５軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【０００９】
本発明は、第１保持部および第２保持部は、互いに連動して回転することを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１０】
本発明は、第１保持部および第２保持部は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転することを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１１】
本発明は、第１軸を駆動する第１駆動部、第２軸を駆動する第２駆動部、および第３軸を駆動する第３駆動部が、いずれもベース部に配置されていることを特徴とする被塗装物保持ロボットである。
【００１２】
本発明は、塗装用ロボットシステムにおいて、被塗装物保持ロボットと、被塗装物保持ロボットの近傍に配置され、被塗装物保持ロボットの第１保持部に保持された被塗装物に対して塗装を施すスプレーガンを保持するスプレーガン保持機構とを備えたことを特徴とする塗装用ロボットシステムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第３アームの先端に被塗装物を保持する第１保持部を設け、この第１保持部を移動させることにより、被塗装物に対して塗装を施すようになっている。これにより、スプレーガンの移動を最小限にすることができ、スプレーガンの吹き付け角度を変更する必要もない。したがって、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、ロボット等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態による塗装用ロボットシステムを示す斜視図。
【図２】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す斜視図。
【図３】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す斜視図（図２と異なる姿勢をとる場合の図）。
【図４】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す側面図（図２のIV方向矢視図）。
【図５】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す上面図（図２のＶ方向矢視図）。
【図６】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す背面図（図２のVI方向矢視図）。
【図７】本発明の一実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す断面図（図５のVII−VII線断面図）。
【図８】本発明の一実施の形態による塗装用ロボットシステムを用いて塗装を施す状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。ここで、図１乃至図８は、本発明の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
（塗装用ロボットシステムの構成）
まず、図１により、塗装用ロボットシステムの全体構成について説明する。図１は、本実施の形態による塗装用ロボットシステム全体を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、塗装用ロボットシステム１００は、支持フレーム１１０と、支持フレーム１１０に各々固定された２つの被塗装物保持ロボット１０とを備えている。
【００１８】
このうち支持フレーム１１０は、略矩形状の底部フレーム１１１と、底部フレーム１１１の両側に垂設された一対の脚柱１１２と、一対の脚柱１１２上方に架け渡された支持梁１１３とを有している。
【００１９】
上述した２つの被塗装物保持ロボット１０は、それぞれ脚柱１１２の近傍であって底部フレーム１１１の両側に、固定架台１１４を介して底部フレーム１１１より高い位置に固定されている。なお、これら２つの被塗装物保持ロボット１０は、互いに同一の構造を有している。
【００２０】
各被塗装物保持ロボット１０は、固定架台１１４に固定されたベース部２０と、３本のアーム（第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３）とを備えている。第３アーム１３には、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４および第２保持部１５が設けられている。なお、被塗装物保持ロボット１０については後述するので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２１】
一方、支持梁１１３の略中央には、支持梁１１３から下方に向けて延びるスプレーガン保持機構１１５が取り付けられている。このスプレーガン保持機構１１５は、被塗装物保持ロボット１０の近傍、とりわけ被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５の近傍に配置されるようになっている。またスプレーガン保持機構１１５には、塗料を噴出する一対のスプレーガン１２０が保持されている。このスプレーガン１２０を用いることにより、各被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に保持された各被塗装物Ｗに対して塗装を施すようになっている。
【００２２】
なお本実施の形態において、スプレーガン保持機構１１５は、一対のスプレーガン１２０を上下方向に移動可能な直交ロボットからなっている。スプレーガン保持機構１１５は、被塗装物保持ロボット１０と連動し、一対のスプレーガン１２０を上下左右に移動させることができるようになっている。
【００２３】
また本実施の形態において、塗装用ロボットシステム１００の２つの被塗装物保持ロボット１０は、交互にスプレーガン１２０近傍に移動して、それぞれ第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗに対して塗装を施すことができるようになっている。
【００２４】
また、図示していないが、各被塗装物保持ロボット１０のベース部２０と第１アーム１１との間に間仕切り板を配置することにより、塗装作業が行われる作業空間内の防爆性を高めても良い。
【００２５】
（被塗装物保持ロボットの構成）
次に、図２乃至図６により、上述した被塗装物保持ロボットの概略について説明する。図２乃至図６は、本実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す図である。
【００２６】
図２乃至図６に示すように、被塗装物保持ロボット１０は、固定されたベース部２０と、その基端１１ａ側においてベース部２０に連結された細長状の第１アーム１１と、その基端１２ａ側において第１アーム１１の先端１１ｂに連結されたＬ字状の第２アーム１２と、その基端１３ａ側において第２アーム１２の先端１２ｂに連結された細長状の第３アーム１３とを備えている。
【００２７】
このうち第１アーム１１は、ベース部２０に対して垂直な第１軸Ｊ1を中心に、ベース部２０に対して旋回可能となっている。
【００２８】
また第２アーム１２は、第１軸Ｊ1に対して平行な第２軸Ｊ2を中心に、第１アーム１１に対して旋回可能となっている。なお、第２アーム１２は、第２軸Ｊ2に対して垂直な直線状の基端側アーム部１６と、第２軸Ｊ2に対して平行な直線状の先端側アーム部１７とから構成されている。これら基端側アーム部１６および先端側アーム部１７は、互いに垂直に固定連結されている。
【００２９】
また第３アーム１３は、第２軸Ｊ2に対して垂直な第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回可能となっている。これら第１アーム１１、第２アーム１２、および第３アーム１３は、いずれも削り出し部品からなっていても良い。
【００３０】
第３アーム１３の先端１３ｂには、被塗装物Ｗを保持する第１保持部１４が設けられている。この第１保持部１４は、第３軸Ｊ3に対して平行な第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっており、被塗装物Ｗを第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっている。
【００３１】
一方、第３アーム１３の基端１３ａには、被塗装物Ｗを保持する第２保持部１５が設けられている。この第２保持部１５は、第３軸Ｊ3に対して平行な第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっており、被塗装物Ｗを第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっている。なお本実施の形態において、第５軸Ｊ5は第３軸Ｊ3と同軸上に位置している。
【００３２】
これら第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに連動して回転するようになっている。この場合、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転するようになっている。しかしながら、これに限らず、第１保持部１４および第２保持部１５は互いに反対方向に回転しても良く、互いに異なる回転速度で回転しても良い。
【００３３】
第１保持部１４および第２保持部１５による被塗装物Ｗの保持方法としては、従来一般的な保持方法を用いることができる。例えば、被塗装物Ｗを第１保持部１４および第２保持部１５にそれぞれ直接取り外し可能に装着しても良い。あるいは、第１保持部１４および第２保持部１５にそれぞれ図示しないチャック機構を取付け、各チャック機構により被塗装物Ｗを把持しても良い。
【００３４】
ところで、ベース部２０には、被塗装物保持ロボット１０の第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5を駆動するサーボモータ（駆動部）が集中配置されている。
【００３５】
すなわち図１乃至図６において、参照番号２１は第１アーム１１を旋回させる第１モータ（第１駆動部）であり、参照番号２２は第２アーム１２を旋回させる第２モータ（第２駆動部）である。参照番号２３は第３アーム１３に旋回させる第３モータ（第３駆動部）であり、参照番号２４は、第１保持部１４および第２保持部１５を回転させる第４モータ（第４駆動部）である。被塗装物保持ロボット１０のベース部２０と第１アーム１１との間に図示しない間仕切り板を配置した場合、これらのモータには、防爆型ではない通常のモータを用いることもできる。
【００３６】
（被塗装物保持ロボットの内部構成）
次に、図７により、上述した被塗装物保持ロボットの内部構成について説明する。図７は、本実施の形態による被塗装物保持ロボットを示す断面図である。
【００３７】
図７に示す被塗装物保持ロボット１０において、ベース部２０と第１アーム１１とを連結する関節部には、第１減速機２６が設けられており、この第１減速機２６の出力軸に第１アーム１１の基端１１ａ側が取り付けられている。すなわち第１アーム１１は鉛直面上を回動するようになっている。また第１アーム１１と第２アーム１２とを連結する関節部には、第２減速機２７が設けられており、第２減速機２７の出力軸には、第２アーム１２の基端１２ａ側が固定されている。さらに第２アーム１２と第３アーム１３とを連結する関節部には、第３減速機２８が設けられており、第３減速機２８の出力軸には、第３アーム１３の基端１３ａ側が固定されている。これら第１減速機２６、第２減速機２７、および第３減速機２８としては、それぞれ例えばハーモニックドライブ（登録商標）を用いることができる。
【００３８】
次に、第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5の各伝動系の構成について、図７を参照しながら説明する。
【００３９】
（第１軸Ｊ1の伝動系）
まず第１軸Ｊ1の伝動系について説明する。上述したように第１アーム１１は、第１軸Ｊ1を中心としてベース部２０に対して回動する。この第１軸Ｊ1の伝動系は、主に第１モータ２１（図１乃至図６参照）の動力を第１減速機２６に伝達する構成となっている。
【００４０】
図７に示すように、第１減速機２６の入力軸にはプーリ３１が取り付けられている。プーリ３１にはタイミングベルト３２が巻き掛けられており、第１モータ２１からの動力は、第１モータ２１に取り付けられたプーリ（図示せず）、タイミングベルト３２、プーリ３１からなるベルト伝動機構を介して第１減速機２６に伝えられ、第１減速機２６の出力軸に直結した第１アーム１１が回動するようになっている。
【００４１】
（第２軸Ｊ2の伝動系）
次に第２軸Ｊ2の伝動系について説明する。上述したように第２アーム１２は、第２軸Ｊ2を中心として第１アーム１１に対して回動する。この第２軸Ｊ2の伝動系は、主として、第２モータ２２の動力を第１伝動軸３３から第１アーム１１内に組み込まれた第１ベルト伝動機構により、第２減速機２７に伝達する構成となっている。
【００４２】
図７に示すように、第２モータ２２の回転軸にはプーリ３４が取り付けられている。第１伝動軸３３の入力軸にはプーリ３５が取り付けられている。またプーリ３４とプーリ３５にはタイミングベルト３６が巻き掛けられている。すなわち第２モータ２２からの動力は、プーリ３４、タイミングベルト３６、およびプーリ３５を順次介して第１伝動軸３３に伝えられるようになっている。
【００４３】
一方、第１アーム１１の内部では、第１伝動軸３３の先端部にプーリ３７が固着され、第２減速機２７の入力軸にはプーリ３８が取り付けられている。そして、これらのプーリ３７およびプーリ３８にタイミングベルト３９が巻き掛けられて、これらは、第１伝動軸３３からの動力を第２減速機２７に伝達する第１ベルト伝動機構を構成している。
【００４４】
（第３軸Ｊ3の伝動系）
次に第３軸Ｊ3の伝動系について説明する。上述したように第３アーム１３は、第３軸Ｊ3を中心として第２アーム１２に対して回動する。この第３軸Ｊ3の伝動系は、主として、第３モータ２３からの動力を、第２伝動軸４１、第１アーム１１内でベルト伝動を行う第２ベルト伝動機構、第３伝動軸４６、第２アーム１２内に配置された第４伝動軸５１、第２アーム１２内でベルト伝動を行う第３ベルト伝動機構を順次介して第３減速機２８に伝達する構成となっている。
【００４５】
図７において、第２伝動軸４１は、第１伝動軸３３の外側に同軸に嵌挿されている中空の伝動軸であり、一端部にプーリ４２が取り付けられている。第２伝動軸４１の他端部にはプーリ４３が取り付けられている。第３モータ２３の回転軸にはプーリ４４が直結されており、プーリ４２、４４にはタイミングベルト４５が巻き掛けられている。
【００４６】
本実施の形態において、第２減速機２７には同軸多重伝動軸（第３伝動軸４６、第６伝動軸６１）が貫通しており、これら同軸多重伝動軸のうち第３伝動軸４６は、外側の中空伝動軸である。この第３伝動軸４６の一端部にはプーリ４７が固着され、他端部には傘歯車４８が固着されている。
【００４７】
また第２伝動軸４１上のプーリ４３と、第３伝動軸４６上のプーリ４７とには、タイミングベルト４９が巻き掛けられている。これらプーリ４３、４７は、それぞれ上述した第２軸伝動系の第１ベルト伝動機構のプーリ３７、３８と同軸のプーリになっている。これらプーリ４３、４７、およびタイミングベルト４９は、第２伝動軸４１からの動力を第３伝動軸４６に伝達する第２ベルト伝動機構を構成している。
【００４８】
一方第２アーム１２のうち、基端側アーム部１６内部には、同軸多重伝動軸（第４伝動軸５１、第７伝動軸６６）が設けられている。これら同軸多重伝動軸のうち、第４伝動軸５１は外側の中空伝動軸である。この第４伝動軸５１の入力軸には傘歯車５２が固着され、出力軸にはプーリ５３が固着されている。このうち傘歯車５２は、第３伝動軸４６側の傘歯車４８と係合しており、第３伝動軸４６からの動力を第４伝動軸５１に伝達する際、その回転方向を９０度変換するようになっている。傘歯車４８、５２としては、直歯のものを用いても良く、曲り歯のものを用いても良い。
【００４９】
他方、第３減速機２８の入力軸にはプーリ５４が取り付けられている。また先端側アーム部１７内において、第４伝動軸５１側のプーリ５３と第３減速機２８側のプーリ５４とに、タイミングベルト５５が巻き掛けられている。これらプーリ５３、５４、およびタイミングベルト５５は、第４伝動軸５１からの動力を第３減速機２８に伝達する第３ベルト伝動機構を構成している。
【００５０】
（第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5の伝動系）
次に第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5の伝動系について説明する。上述したように第１保持部１４は、第４軸Ｊ4を中心として第３アーム１３上で回動する。また第２保持部１５は、第５軸Ｊ5を中心として第３アーム１３上で回動する。第４軸Ｊ4および第５軸Ｊ5のうち、第５軸Ｊ5の伝動系は、主として、第４モータ２４（図１乃至図６参照）からの動力を、第５伝動軸５６、第１アーム１１内でベルト伝動を行う第４ベルト伝動機構、第６伝動軸６１、第７伝動軸６６、第２アーム１２内でベルト伝動を行う第５ベルト伝動機構、および第８伝動軸７１を順次介して、第２保持部１５に伝達する構成となっている。また第４軸Ｊ4の伝動系は、主として、第４モータ２４からの動力を、第５軸Ｊ5の伝動系に加え、第３アーム１３内でベルト伝動を行う第６ベルト伝動機構により第２保持部１５に伝達する構成となっている。
【００５１】
図７に示すように、第５伝動軸５６は、第２伝動軸４１の外側に嵌合する中空伝動軸であり、第２伝動軸４１とともに同軸多重伝動軸を構成している。この第５伝動軸５６の一端部には、プーリ５７が取り付けられており、このプーリ５７と第４モータ２４の回転軸に取り付けてある図示しないプーリとの間に、タイミングベルト５８が巻き掛けられている。
【００５２】
第１アーム１１の先端１１ｂに配置されている第６伝動軸６１は、第３伝動軸４６の内側に同軸に挿入された中実伝動軸であり、第３伝動軸４６とともに同軸多重伝動軸を構成している。また第５伝動軸５６の他端部にはプーリ５９が取り付けられている。このプーリ５９と、第６伝動軸６１の一端部に取り付けられたプーリ６２にタイミングベルト６３が巻き掛けられている。これらプーリ５９、６２は、それぞれ上述した第１ベルト伝動機構のプーリ３７、３８および第２ベルト伝動機構のプーリ４３、４７と同軸のプーリとして構成されている。これらプーリ５９、６２、およびタイミングベルト６３は、第５伝動軸５６からの動力を第６伝動軸６１に伝達する第４ベルト伝動機構を構成するようになっている。
【００５３】
さらに、第６伝動軸６１の他端部には傘歯車６４が固着されている。他方、第２アーム１２のうち基端側アーム部１６内部には、第７伝動軸６６が設けられている。第７伝動軸６６は、第４伝動軸５１の内側に同軸に挿入された中実伝動軸であり、第４伝動軸５１とともに同軸多重伝動軸を構成している。この第７伝動軸６６の入力軸には傘歯車６７が固着され、出力軸にはプーリ６８が固着されている。このうち傘歯車６７は、第６伝動軸６１側の傘歯車６４と係合しており、第６伝動軸６１からの動力を第７伝動軸６６に伝達する際、その回転方向を９０度変換するようになっている。傘歯車６４、６７としては、直歯のものを用いても良く、曲り歯のものを用いても良い。
【００５４】
第３減速機２８内には、中実伝動軸からなる第８伝動軸７１が貫通している。この第８伝動軸７１の一端部にはプーリ７２が固着され、他端部にはプーリ７３が固着されている。また第２アーム１２の先端側アーム部１７内において、第７伝動軸６６上のプーリ６８と第８伝動軸７１上のプーリ７２とに、タイミングベルト７４が巻き掛けられている。プーリ７２は、第３ベルト伝動機構のプーリ５４と同軸のプーリを構成している。これらプーリ６８、７２、およびタイミングベルト７４は、第７伝動軸６６からの動力を第８伝動軸７１に伝達する第５ベルト伝動機構を構成している。
【００５５】
ところでプーリ７３は、第２保持部１５下端に固着されている。したがって、第８伝動軸７１が回転することにより、第２保持部１５が回転するようになっている。一方、第１保持部１４下端にはプーリ７６が固着されている。また第３アーム１３内において、プーリ７６とプーリ７３にはタイミングベルト７７が巻き掛けられている。これらプーリ７３、７６、およびタイミングベルト７７は、第８伝動軸７１からの動力を第１保持部１４に伝達する第６ベルト伝動機構を構成している。
【００５６】
このように、第８伝動軸７１が回転する際、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに連動して回転するようになっている。なお本実施の形態において、プーリ７３とプーリ７６は、互いに同一ピッチ円で同じ歯数をもっているプーリである。したがって、第１保持部１４および第２保持部１５は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転するようになっている。
【００５７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、図８を用いて説明する。
【００５８】
まず、直交ロボットからなるスプレーガン保持機構１１５を作動させることにより、一対のスプレーガン１２０を所定位置に配置する。この一対のスプレーガン１２０は、被塗装物保持ロボット１０に対して連動するようになっている。次に、２つの被塗装物保持ロボット１０のうち一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に、それぞれ被塗装物Ｗを保持させる。
【００５９】
続いて、この被塗装物保持ロボット１０の第１アーム１１および第２アーム１２をそれぞれ第１軸Ｊ1および第２軸Ｊ2を中心に旋回させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを各スプレーガン１２０近傍に移動する。次いで、スプレーガン１２０からミスト状の塗料を吹き付けることにより、第１保持部１４上の被塗装物Ｗおよび第２保持部１５上の被塗装物Ｗに対して同時に塗装を施す（図８）。
【００６０】
この間、第１保持部１４および第２保持部１５をそれぞれ回転させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを回転させ、各被塗装物Ｗに回転方向均一に塗装を施すことが好ましい。さらに、塗装を施す間、第１アーム１１および第２アーム１２を移動させることにより、被塗装物Ｗの姿勢を適宜変化させても良い。他方、塗装を施す間、第３アーム１３は第３軸Ｊ3を中心とする旋回を行わないようにしても良い。
【００６１】
続いて、第１アーム１１、第２アーム１２、および第３アーム１３を移動させることにより、第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗをスプレーガン１２０近傍から待機位置まで移動する。その後、一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５上の被塗装物Ｗを取り除き、未塗装の被塗装物Ｗを第１保持部１４および第２保持部１５に保持させる。
【００６２】
このように、一方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に被塗装物Ｗを載せ替えている間、待機していた他方の被塗装物保持ロボット１０を動作させ、他方の被塗装物保持ロボット１０の第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗに対して塗装を施すようにすることが好ましい。
【００６３】
ところで、このようにして被塗装物Ｗに塗装を施す間、シンナーなどの溶剤が室内に滞留するのを防止するために、図８において矢印で示すように、常に一定方向の空気の流れを発生させている。
【００６４】
これに対して本実施の形態によれば、第１保持部１４および第２保持部１５を移動することにより各被塗装物Ｗを移動させ、各被塗装物Ｗに対して塗装を施すようになっている。このため、スプレーガン１２０の吹き付け角度を変更する必要がない。このことにより、塗装中に吹き付けの気流が乱れ、被塗装物保持ロボット１０等の装置周辺を余分な塗料で汚染することを防止することができる。また被塗装物Ｗの塗装を均一に施すことができる。
【００６５】
また本実施の形態によれば、被塗装物保持ロボット１０は、第１軸Ｊ1を中心にベース部２０に対して旋回する細長状の第１アーム１１と、第２軸Ｊ2を中心に第１アーム１１に対して旋回するＬ字状の第２アーム１２と、第３軸Ｊ3を中心に第２アーム１２に対して旋回する細長状の第３アーム１３とを備えている。このようなアームの構成により、第１保持部１４および第２保持部１５に保持された被塗装物Ｗをスプレーガン１２０の周囲で効率良く移動させ、被塗装物Ｗの姿勢を容易に変化させることできる。
【００６６】
また本実施の形態によれば、被塗装物保持ロボット１０が２つの保持部（第１保持部１４および第２保持部１５）を有しているので、被塗装物Ｗに対して効率良く塗装を施すことができる。すなわち被塗装物Ｗを保持部に１個ずつ保持させる場合と比較して、被塗装物Ｗを保持するのに必要な時間を短縮することができる。また第１保持部１４は第４軸Ｊ4を中心に回転可能となっており、第２保持部１５は第５軸Ｊ5を中心に回転可能となっているので、被塗装物Ｗの塗装ムラを防止し、均一に塗装を施すことができる。
【００６７】
さらに本実施の形態による被塗装物保持ロボット１０によれば、第１軸Ｊ1乃至第５軸Ｊ5をそれぞれ駆動するサーボモータ（第１モータ２１乃至第４モータ２４）が、いずれもベース部２０に集中配置されている。このことにより、塗装作業が行われる作業空間内にはサーボモータや電気配線が存在しないので、防爆性を高めることができる。しかも、塗装作業空間の雰囲気からサーボモータを隔離することができるから、これらのサーボモータは防爆型のモータにする必要がなくなる。
【００６８】
また、各アーム１１、１２、１３を互いに連結する関節部には、サーボモータが設けられていないので、アーム１１、１２、１３全体の重量を軽量化することができる。これにより、サーボモータ（第１モータ２１乃至第４モータ２４）に対する負荷を軽減することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態の被塗装物保持ロボット１０においては、第１アーム１１、先端側アーム部１７、および第３アーム１３の内部には、それぞれタイミングベルト３９、４９、６３、５５、７４、７７が配設されているだけである。したがって、大きさの異なるロボットを実現しようとする場合、これらアームの長さと、その内部に配設されたタイミングベルトの長さとを変更するだけで良い。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 被塗装物保持ロボット
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４ 第１保持部
１５ 第２保持部
１６ 基端側アーム部
１７ 先端側アーム部
２０ ベース部
２１ 第１モータ（第１駆動部）
２２ 第２モータ（第２駆動部）
２３ 第３モータ（第３駆動部）
２４ 第４モータ（第４駆動部）
１００ 塗装用ロボットシステム
１２０ スプレーガン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットにおいて、
固定されたベース部と、
ベース部に連結され、ベース部に対して垂直な第１軸を中心にベース部に対して旋回する細長状の第１アームと、
第１アームの先端に連結され、第１軸に対して平行な第２軸を中心に第１アームに対して旋回するＬ字状の第２アームと、
第２アームの先端に連結され、第２軸に対して垂直な第３軸を中心に第２アームに対して旋回する細長状の第３アームとを備え、
第３アームの先端に、被塗装物を保持する第１保持部が設けられていることを特徴とする被塗装物保持ロボット。
【請求項２】
第１保持部は、第３軸に対して平行な第４軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする請求項１記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項３】
第３アームの基端に、被塗装物を保持する第２保持部が設けられ、第２保持部は、第３軸に対して平行な第５軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする請求項２記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項４】
第１保持部および第２保持部は、互いに連動して回転することを特徴とする請求項３記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項５】
第１保持部および第２保持部は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転することを特徴とする請求項４記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項６】
第１軸を駆動する第１駆動部、第２軸を駆動する第２駆動部、および第３軸を駆動する第３駆動部が、いずれもベース部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項７】
塗装用ロボットシステムにおいて、
請求項１乃至６のいずれか一項記載の被塗装物保持ロボットと、
被塗装物保持ロボットの近傍に配置され、被塗装物保持ロボットの第１保持部に保持された被塗装物に対して塗装を施すスプレーガンを保持するスプレーガン保持機構とを備えたことを特徴とする塗装用ロボットシステム。
【請求項１】
被塗装物を保持する被塗装物保持ロボットにおいて、
固定されたベース部と、
ベース部に連結され、ベース部に対して垂直な第１軸を中心にベース部に対して旋回する細長状の第１アームと、
第１アームの先端に連結され、第１軸に対して平行な第２軸を中心に第１アームに対して旋回するＬ字状の第２アームと、
第２アームの先端に連結され、第２軸に対して垂直な第３軸を中心に第２アームに対して旋回する細長状の第３アームとを備え、
第３アームの先端に、被塗装物を保持する第１保持部が設けられていることを特徴とする被塗装物保持ロボット。
【請求項２】
第１保持部は、第３軸に対して平行な第４軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする請求項１記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項３】
第３アームの基端に、被塗装物を保持する第２保持部が設けられ、第２保持部は、第３軸に対して平行な第５軸を中心に回転可能となっていることを特徴とする請求項２記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項４】
第１保持部および第２保持部は、互いに連動して回転することを特徴とする請求項３記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項５】
第１保持部および第２保持部は、互いに同一方向かつ同一回転速度で回転することを特徴とする請求項４記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項６】
第１軸を駆動する第１駆動部、第２軸を駆動する第２駆動部、および第３軸を駆動する第３駆動部が、いずれもベース部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の被塗装物保持ロボット。
【請求項７】
塗装用ロボットシステムにおいて、
請求項１乃至６のいずれか一項記載の被塗装物保持ロボットと、
被塗装物保持ロボットの近傍に配置され、被塗装物保持ロボットの第１保持部に保持された被塗装物に対して塗装を施すスプレーガンを保持するスプレーガン保持機構とを備えたことを特徴とする塗装用ロボットシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０２３２（Ｐ２０１１−２０２３２Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８８９３（Ｐ２００９−１６８８９３）
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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