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JP7691570B1 - Painting robot - Google Patents

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JP7691570B1
JP7691570B1 JP2024196034A JP2024196034A JP7691570B1 JP 7691570 B1 JP7691570 B1 JP 7691570B1 JP 2024196034 A JP2024196034 A JP 2024196034A JP 2024196034 A JP2024196034 A JP 2024196034A JP 7691570 B1 JP7691570 B1 JP 7691570B1
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Japan
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painting
head
paint
robot
control unit
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Application number
JP2024196034A
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Japanese (ja)
Inventor
輝澄 飯田
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ABB Schweiz AG
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ABB Schweiz AG
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Publication date
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Abstract

Figure 0007691570000001

【課題】塗装部位に欠損部が存在していても、塗装品質を向上させることが可能な塗装ロボットを提供する。
【解決手段】塗装ロボット10は、塗装ヘッド53を備える塗装ヘッドユニット50と、塗装ヘッドユニット50を所望の位置へ移動させるロボットアームR1と、塗装ヘッド53での塗装がなされた塗装部位の3次元塗装データを取得する3次元スキャナ150と、3次元スキャナ150から送信された3次元画像データに基づいて、塗装ヘッド53およびロボットアームR1の作動を制御する制御部とを備え、制御部は、3次元塗装データにおいて、塗装欠陥部PD2が存在すると判断される場合に、追加塗装制御を実行し、追加塗装制御では、塗装欠陥部PD2を生じさせたノズル54が異なる位置に移動するように塗装ヘッド53を移動させつつ、塗装ヘッド53から塗装欠陥部PD2へ塗料の液滴を吐出する制御を実行する。
【選択図】図2

Figure 0007691570000001

To provide a painting robot capable of improving painting quality even if a defective portion is present in a painting area.
[Solution] The painting robot 10 comprises a painting head unit 50 with a painting head 53, a robot arm R1 that moves the painting head unit 50 to a desired position, a three-dimensional scanner 150 that acquires three-dimensional painting data of the painted area painted by the painting head 53, and a control unit that controls the operation of the painting head 53 and the robot arm R1 based on the three-dimensional image data transmitted from the three-dimensional scanner 150, and when it is determined that a painting defect PD2 exists in the three-dimensional painting data, the control unit performs additional painting control, and in the additional painting control, the painting head 53 is moved so that the nozzle 54 that caused the painting defect PD2 moves to a different position, while controlling the ejection of paint droplets from the painting head 53 to the painting defect PD2.
[Selected figure] Figure 2

Description

本発明は、塗装ロボットに関する。 The present invention relates to a painting robot.

自動車等の車両の塗装ラインにおいては、ロボットを用いたロボット塗装が主流となっている。このロボット塗装に関する構成の一例として、たとえば特許文献1には、以下の構成が開示されている。この特許文献1に開示の塗装ロボットにおいては、複数のチェックラインを有するテストパターンに基づいて、ノズルの吐出不良を判定する、といった技術について開示されている。 Robot painting using robots has become mainstream in painting lines for vehicles such as automobiles. As an example of a configuration related to this robot painting, for example, Patent Document 1 discloses the following configuration. The painting robot disclosed in Patent Document 1 discloses a technology in which nozzle discharge defects are determined based on a test pattern having multiple check lines.

特開2023-009853号公報JP 2023-009853 A

ところで、特許文献1に開示の構成では、テストパターンに基づいて、ノズルの吐出不良を判定できる。しかしながら、塗装に欠損部等が存在していて、既定の塗装品質を満たしていない場合に、塗装品質を規定の塗装品質へと改善させるための手段については、何ら開示されていない。 Incidentally, the configuration disclosed in Patent Document 1 makes it possible to determine nozzle discharge defects based on a test pattern. However, when there are defects or the like in the coating and the coating quality does not meet the predetermined coating quality, no means are disclosed for improving the coating quality to the specified coating quality.

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、塗装部位に欠損部が存在していても、塗装品質を向上させることが可能な塗装ロボットを提供することを目的とする。 The present invention was developed based on the above circumstances, and aims to provide a painting robot that can improve painting quality even if there are defects in the area to be painted.

上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によると、車両の所定部位への塗装を行う塗装ロボットであって、塗料の液滴を吐出する複数のノズルを有する塗装ヘッドを備える塗装ヘッドユニットと、塗装ヘッドユニットを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドユニットを所望の位置へ移動させるロボットアームと、塗装ヘッドでの塗装がなされた塗装部位の3次元塗装データを取得する3次元スキャナと、3次元スキャナから送信された3次元画像データに基づいて、塗装ヘッドおよびロボットアームの作動を制御する制御部と、を備え、制御部は、3次元塗装データにおいて、前回の塗装パスの形成において生じた塗装欠陥である塗装欠陥部が存在すると判断される場合に、追加塗装制御を実行し、追加塗装制御では、塗装欠陥部を生じさせたノズルが異なる位置に移動するように塗装ヘッドを移動させつつ、塗装ヘッドから塗装欠陥部へ塗料の液滴を吐出する制御を実行する、ことを特徴とする塗装ロボットが提供される。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a painting robot that paints a specified portion of a vehicle is provided, comprising: a painting head unit having a painting head with multiple nozzles that eject droplets of paint; a robot arm to which the painting head unit is attached and which moves the painting head unit to a desired position; a three-dimensional scanner that acquires three-dimensional painting data of the painting portion that has been painted with the painting head; and a control unit that controls the operation of the painting head and the robot arm based on the three-dimensional image data transmitted from the three-dimensional scanner. When it is determined that a painting defect that occurred in the formation of a previous painting pass is present in the three-dimensional painting data, the control unit executes additional painting control, and in the additional painting control, a painting robot is provided that executes control to eject droplets of paint from the painting head to the painting defect while moving the painting head so that the nozzle that caused the painting defect is moved to a different position.

本発明によると、塗装部位に欠損部が存在していても、塗装品質を向上させることが可能な塗装ロボットを提供することができる。 The present invention provides a painting robot that can improve painting quality even if there are defects in the area to be painted.

本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットの全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a painting robot according to an embodiment of the present invention; 図1に示す塗装ロボットを備える塗装システムの概略的な構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a painting system including the painting robot shown in FIG. 1 . 図1に示す塗装ロボットが備える塗装ヘッドユニットのうち、塗料を吐出させるノズル形成面を正面視した状態を示す図である。2 is a diagram showing a front view of a nozzle forming surface for ejecting paint in a paint head unit included in the paint robot shown in FIG. 1 ; FIG. 図3に示す塗装ヘッドユニットとは異なる他の塗装ヘッドユニットにおけるノズル形成面の構成を示す平面図である。4 is a plan view showing the configuration of a nozzle forming surface of another paint head unit different from the paint head unit shown in FIG. 3 . 図1に示す塗装ロボットにおける、塗装の際の制御に関するフローを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flow of control during painting in the painting robot shown in FIG. 1 . 図1に示す塗装ロボットの塗装ヘッドによって車両に塗装を行う際の様子を上側から見た状態を示す図である。2 is a diagram showing a state in which a vehicle is painted by the paint head of the painting robot shown in FIG. 1, as viewed from above. FIG. 塗装部位の3次元データの断面を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross section of three-dimensional data of a painted area. 塗装パスの特定の部位に塗装欠陥部が連続している状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state in which painting defects are continuous at a specific portion of a painting pass.

以下、本発明の一実施の形態に係る塗装ロボット10について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、必要に応じて、X方向はノズル形成面52(塗装ヘッド53)の長手方向とし、X1側は図3における右側、X2側は図3における左側とする。また、Y方向はノズル形成面52(塗装ヘッド53)の短手方向(幅方向)とし、Y1側は図3における紙面上側、Y2側は図3における紙面下側とする。 A painting robot 10 according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, where necessary, the X direction will be taken as the longitudinal direction of the nozzle forming surface 52 (painting head 53), the X1 side will be taken as the right side in FIG. 3, and the X2 side will be taken as the left side in FIG. 3. The Y direction will be taken as the lateral direction (width direction) of the nozzle forming surface 52 (painting head 53), the Y1 side will be taken as the upper side of the paper in FIG. 3, and the Y2 side will be taken as the lower side of the paper in FIG. 3.

(1.塗装ロボット10の概要について)
本実施の形態の塗装ロボット10は、自動車製造の工場における塗装ラインに位置する車両または車両部品(以下、車両の一部となる車両部品も車両として説明する)といった塗装対象物に対して、「塗装」を行うものであり、塗膜を塗装対象物の表面に形成して、その表面の保護や美観を与えることを目的としている。したがって、所定時間毎に、塗装ラインに沿って移動してくる車両に対し、一定の時間内に所望の塗装品質にて、塗装を行う必要がある。
(1. Overview of Paint Robot 10)
The painting robot 10 of this embodiment "paints" objects to be painted, such as vehicles or vehicle parts (hereinafter, vehicle parts that are part of a vehicle will also be described as vehicles) located on a painting line in an automobile manufacturing factory, and its purpose is to form a paint film on the surface of the object to be painted to protect the surface and provide a beautiful appearance. Therefore, it is necessary to paint vehicles that move along the painting line at predetermined intervals within a certain period of time with the desired painting quality.

また、本実施の形態の塗装ロボット10では、上述した塗膜を形成するのみならず、各種のデザインや画像を、車両や車両部品といった塗装対象物に対して形成することが可能である。なお、塗装対象物は、車両や車両部品には限られず、自動車以外の各種部品(一例としては、飛行機や鉄道の外装部品)等、塗装を行う必要があるものであれば良い。 In addition, the painting robot 10 of this embodiment is capable of forming not only the above-mentioned coating film, but also forming various designs and images on the object to be painted, such as a vehicle or vehicle part. Note that the object to be painted is not limited to a vehicle or vehicle part, but may be any part other than an automobile (for example, the exterior parts of an airplane or train), as long as it requires painting.

(1-1.塗装システム1および塗装ロボット10の全体構成について)
図1は、本発明の一実施の形態に係る塗装ロボット10の全体構成を示す概略図である。図2は、図1に示す塗装ロボット10を備える塗装システム1の概略的な構成を示す図である。図2に示すように、塗装システム1は、塗装ロボット10と、画像処理装置200とを備えている。
(1-1. Overall configuration of the painting system 1 and the painting robot 10)
Fig. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a painting robot 10 according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a diagram showing the schematic configuration of a painting system 1 including the painting robot 10 shown in Fig. 1. As shown in Fig. 2, the painting system 1 includes the painting robot 10 and an image processing device 200.

(1-2.塗装ロボット10について)
塗装ロボット10は、図1に示すように、ロボット本体20と、塗装ヘッドユニット50とを主要な構成要素としている。図1に示す塗装ロボット10は、その一例として、6軸の垂直多関節ロボットを示しているが、当該塗装ロボット10は、6軸以外の垂直多関節型、水平多関節型、直交ロボット等、どのようなタイプのロボットでも良い。
(1-2. About the painting robot 10)
As shown in Fig. 1, the painting robot 10 mainly comprises a robot body 20 and a painting head unit 50. The painting robot 10 shown in Fig. 1 is, as an example, a six-axis vertical articulated robot, but the painting robot 10 may be any type of robot, such as a vertical articulated type other than six axes, a horizontal articulated type, or an orthogonal robot.

(1-3.ロボット本体20について)
図1に示すように、ロボット本体20は、基台21と、第1~第6回転軸22a~22fと、脚部23と、第1回動アーム24と、第2回動アーム25と、回転アーム26と、リスト部27と、これらを駆動させるモータM1~M6と、を主要な構成要素としている。なお、脚部23からリスト部27までの部分は、ロボットアームR1に対応するが、基台21等のようなそれ以外の部分も、ロボットアームR1に対応するものとしても良い。
(1-3. Regarding the robot body 20)
1, the main components of the robot main body 20 are a base 21, first to sixth rotating shafts 22a to 22f, legs 23, a first rotating arm 24, a second rotating arm 25, a rotating arm 26, a wrist 27, and motors M1 to M6 that drive these. Note that the portion from the legs 23 to the wrist 27 corresponds to the robot arm R1, but other portions such as the base 21 may also correspond to the robot arm R1.

これらのうち、基台21は床面等の設置部位に設置される部分であるが、この基台21が設置部位に対して走行可能であっても良い。また、脚部23は、基台21から上部に向かい立設された部分であり、モータM1(図2参照)の駆動によって第1回転軸22aを介して基台21に対して回転可能に設けられている。なお、脚部23は、基台21に対して回転しないように構成しても良い。 Of these, the base 21 is a part that is installed on an installation site such as a floor surface, but the base 21 may be capable of moving relative to the installation site. The legs 23 are parts that stand upward from the base 21, and are provided so as to be rotatable relative to the base 21 via the first rotation shaft 22a when driven by the motor M1 (see FIG. 2). The legs 23 may be configured not to rotate relative to the base 21.

また、脚部23の上端には、モータM2の駆動によって第2回転軸22bを介して第1回動アーム24が回動可能に設けられている。さらに、第1回動アーム24の先端側には、モータM3の駆動によって第3回転軸22cを介して第2回動アーム25が回動可能に設けられている。 A first pivot arm 24 is provided at the upper end of the leg 23 so as to be rotatable via a second rotation shaft 22b when driven by a motor M2. A second pivot arm 25 is provided at the tip of the first pivot arm 24 so as to be rotatable via a third rotation shaft 22c when driven by a motor M3.

また、第2回動アーム25の先端側には、回転アーム26が第2回動アーム25の中心軸周りに回転可能に設けられている。この回転アーム26は、モータM4の駆動によって、第4回転軸22dを介して回転可能となっている。また、回転アーム26の先端側には、リスト部27が設けられている。このリスト部27は、モータM5およびモータM6の駆動によって、たとえば2つ等の複数の異なる向きの軸部を中心に、回転運動を可能としている。図1においては、その回転運動が可能な回転軸を、それぞれ第5回転軸22eおよび第6回転軸22fとしている。それにより、塗装ヘッドユニット50の向きを精度良くコントロールすることが可能となっている。なお、軸部の個数は、2つ以上であれば幾つでも良い。 A rotating arm 26 is provided at the tip of the second rotating arm 25 so as to be rotatable around the central axis of the second rotating arm 25. This rotating arm 26 is rotatable via the fourth rotating shaft 22d by the drive of the motor M4. A wrist section 27 is provided at the tip of the rotating arm 26. This wrist section 27 is capable of rotating around a plurality of shafts, for example two, in different directions, by the drive of the motors M5 and M6. In FIG. 1, the rotating shafts capable of such rotation are the fifth rotating shaft 22e and the sixth rotating shaft 22f, respectively. This makes it possible to control the orientation of the painting head unit 50 with high precision. The number of shafts may be any number greater than or equal to two.

また、リスト部27には、塗装ヘッドユニット50が取り付けられているが、この塗装ヘッドユニット50は、リスト部27に対して着脱自在に設けられていても良い。 A paint head unit 50 is attached to the wrist portion 27, but this paint head unit 50 may be provided so as to be detachable from the wrist portion 27.

(1-4.塗料供給部40について)
図2に示すように、塗装システム1および塗装ロボット10には、塗料供給部40が設けられている。塗料供給部40は、塗装ヘッドユニット50に向けて塗料を供給するための部分である。このため、塗料供給部40は、不図示の塗料貯留部から塗料を供給するための供給路41と、不図示のポンプと、不図示の弁等と、吐出されなかった塗料を回収するための戻り流路42を備えている。
(1-4. Regarding the paint supply unit 40)
2, the painting system 1 and the painting robot 10 are provided with a paint supply unit 40. The paint supply unit 40 is a part for supplying paint to the painting head unit 50. For this purpose, the paint supply unit 40 is provided with a supply path 41 for supplying paint from a paint storage unit (not shown), a pump (not shown), a valve (not shown), and a return flow path 42 for recovering paint that has not been discharged.

なお、塗料が塗装ロボット10の外部から供給される構成を採用する場合には、塗装ロボット10は、塗料を貯留する部分を備えなくても良く、塗装ロボット10の外部に塗料を貯留する部分を備えても良い。 When a configuration is adopted in which paint is supplied from outside the painting robot 10, the painting robot 10 does not need to have a portion for storing paint, and may have a portion for storing paint outside the painting robot 10.

(1-5.塗装ヘッドユニット50について)
次に、塗装ヘッドユニット50について説明する。図3は、塗装ヘッドユニット50のうち、塗料を吐出させるノズル形成面52を正面視した状態を示す図である。図3に示すように、塗装ヘッドユニット50は、不図示のヘッドカバーを備え、そのヘッドカバー内に、塗装ヘッド53を始めとする種々の構成が内蔵されている。なお、塗装ヘッド53には、塗料を吐出するための多数のノズル54が設けられている。
(1-5. Regarding the painting head unit 50)
Next, the paint head unit 50 will be described. Fig. 3 is a diagram showing a front view of the nozzle forming surface 52 from which paint is ejected of the paint head unit 50. As shown in Fig. 3, the paint head unit 50 is provided with a head cover (not shown), and various components including the paint head 53 are built into the head cover. The paint head 53 is provided with a number of nozzles 54 for ejecting paint.

図3に示すように、塗装ヘッド53のうち、塗料を吐出する側の面(ノズル形成面52)には、複数のノズル54の開口部分が露呈している。なお、以下の説明では、ノズル54の開口部分も、ノズル54と称呼する。 As shown in FIG. 3, the openings of multiple nozzles 54 are exposed on the paint ejecting surface (nozzle forming surface 52) of the paint head 53. In the following description, the openings of the nozzles 54 will also be referred to as nozzles 54.

また、ノズル形成面52においては、ノズル54が塗装ヘッドユニット50の長手方向に対して傾斜する方向に連なるノズル列55が複数設けられている。かかるノズル列55には、本実施の形態では、主走査方向(Y方向)の一方側(Y2側)に存在する第1ノズル列55Aと、主走査方向の他方側(Y1側)に存在する第2ノズル列55Bとが設けられている。 The nozzle forming surface 52 is provided with a plurality of nozzle rows 55 in which the nozzles 54 are arranged in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the paint head unit 50. In this embodiment, the nozzle rows 55 include a first nozzle row 55A located on one side (Y2 side) of the main scanning direction (Y direction) and a second nozzle row 55B located on the other side (Y1 side) of the main scanning direction.

なお、塗料を吐出する場合、第1ノズル列55Aにおける隣り合うノズル54から吐出される液滴の間に、第2ノズル列55Bにおけるノズル54から吐出される液滴が着弾されるように、各ノズル54の駆動タイミングが制御される。それにより、塗装の際にドット密度を向上させることができる。 When ejecting paint, the drive timing of each nozzle 54 is controlled so that droplets ejected from a nozzle 54 in the second nozzle row 55B land between droplets ejected from adjacent nozzles 54 in the first nozzle row 55A. This makes it possible to improve dot density during painting.

また、図3に示す構成では、第1ノズル列55Aのノズル54の配列と、第2ノズル列55Bのノズル54の配列とは、塗装ヘッド53の短手方向(Y方向;主走査方向)に対して傾斜している。しかしながら、このようなノズル54の配列を採用しなくても良い。例えば、ノズル列55は、塗装ヘッド53の短手方向(Y方向)に沿うように配置されていても良い。また、ノズル列55は、塗装ヘッド53の短手方向(Y方向;主走査方向)において、第1ノズル列55Aと第2ノズル列55Bとに分けられずに1つのノズル列55であっても良く、3つ以上のノズル列に分けられていても良い。 3, the arrangement of the nozzles 54 in the first nozzle row 55A and the arrangement of the nozzles 54 in the second nozzle row 55B are inclined with respect to the short side direction (Y direction; main scanning direction) of the paint head 53. However, such an arrangement of the nozzles 54 does not have to be adopted. For example, the nozzle row 55 may be arranged along the short side direction (Y direction) of the paint head 53. Furthermore, the nozzle row 55 may not be divided into the first nozzle row 55A and the second nozzle row 55B in the short side direction (Y direction; main scanning direction) of the paint head 53, but may be a single nozzle row 55, or may be divided into three or more nozzle rows.

上記の塗装ヘッド53の内部には、不図示の塗料を流すための流路が設けられている。また、塗装ヘッド53の内部には、不図示のノズル加圧室が設けられていて、そのノズル加圧室のいずれかの壁面には、当該ノズル加圧室の体積を変化させて塗料をノズル54から吐出させるための圧電基板62(図2参照)が配置されている。したがって、外部から圧電基板62に電圧を印加することで圧電基板62が伸縮してノズル加圧室の体積が変化し、ノズル54から塗料を吐出可能となっている。 Inside the paint head 53, a flow path for flowing paint (not shown) is provided. Also, inside the paint head 53, a nozzle pressurization chamber (not shown) is provided, and a piezoelectric substrate 62 (see FIG. 2) is arranged on one of the walls of the nozzle pressurization chamber to change the volume of the nozzle pressurization chamber and eject paint from the nozzle 54. Therefore, by applying a voltage to the piezoelectric substrate 62 from the outside, the piezoelectric substrate 62 expands and contracts, changing the volume of the nozzle pressurization chamber, making it possible to eject paint from the nozzle 54.

なお、塗装ヘッド53は、図3に示す構成には限られない。例えば、図4に示すように、複数のノズル54が塗装ヘッド53の短手方向(幅方向;Y方向)に沿って並ぶことでノズル列55を構成するようにしても良い。また、図4に示すような塗装ヘッド53を用いて車両CP1(図6参照)に塗装を行う場合、塗装ヘッド53の長手方向が、塗装ヘッド53の主走査方向に対して若干傾斜させた状態で塗装を実行するようにしても良い。 The paint head 53 is not limited to the configuration shown in FIG. 3. For example, as shown in FIG. 4, a plurality of nozzles 54 may be arranged along the short side (width direction; Y direction) of the paint head 53 to form a nozzle row 55. Furthermore, when painting a vehicle CP1 (see FIG. 6) using a paint head 53 as shown in FIG. 4, painting may be performed with the longitudinal direction of the paint head 53 slightly tilted with respect to the main scanning direction of the paint head 53.

たとえば、図3に示す塗装ヘッド53の構成では、ノズル列55は主走査方向に対して角度αだけ傾斜しているとすると、塗装ヘッド53の長手方向を、塗装ヘッド53の主走査方向に対して角度αだけ傾斜させるようにすればよい。このように傾斜させる場合には、各ノズル54からの塗料の吐出タイミングを調整するだけで、図3に示す塗装ヘッド53と同等の塗装を実現することができる。 For example, in the configuration of the paint head 53 shown in FIG. 3, if the nozzle row 55 is inclined at an angle α with respect to the main scanning direction, the longitudinal direction of the paint head 53 can be inclined at the angle α with respect to the main scanning direction of the paint head 53. When inclined in this way, it is possible to achieve painting equivalent to that of the paint head 53 shown in FIG. 3 simply by adjusting the timing of paint ejection from each nozzle 54.

(1-6.塗装システム1の制御的な構成について)
次に、塗装システム1の作動を制御するための制御的な構成について説明する。なお、以下に説明する制御的な構成は、制御部に対応する。図2に示すように、塗装ロボット10は、ロボットアーム制御部70と、塗料供給制御部80と、ヘッド制御部90と、主制御部100と、スキャナ制御部110と、判定部120と、位置センサ130と、傾きセンサ140と、3次元スキャナ150とを備えている。また、塗装ロボット10は、画像処理装置200に接続されることで、塗装システム1を構成している。ただし、塗装ロボット10が画像処理装置200の機能を備えるようにしても良い。
(1-6. Control configuration of the painting system 1)
Next, a control configuration for controlling the operation of the painting system 1 will be described. The control configuration described below corresponds to the control unit. As shown in Fig. 2, the painting robot 10 includes a robot arm control unit 70, a paint supply control unit 80, a head control unit 90, a main control unit 100, a scanner control unit 110, a determination unit 120, a position sensor 130, an inclination sensor 140, and a three-dimensional scanner 150. The painting robot 10 is connected to an image processing device 200 to configure the painting system 1. However, the painting robot 10 may also include the functions of the image processing device 200.

なお、ロボットアーム制御部70、塗料供給制御部80、ヘッド制御部90、主制御部100、スキャナ制御部110、判定部120および後述する画像処理部210は、CPU(Central Processing Unit)、記憶部位(ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、不揮発メモリ等)等のメモリ、その他の要素から構成されている。なお、画像処理部210は、画像処理性能に優れたCPUと共に、またはCPUに代えて、GPU(Graphics Processing Unit)を用いるようにしても良い。 The robot arm control unit 70, paint supply control unit 80, head control unit 90, main control unit 100, scanner control unit 110, judgment unit 120, and image processing unit 210 described below are composed of a CPU (Central Processing Unit), memory such as a storage unit (ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), non-volatile memory, etc.), and other elements. The image processing unit 210 may use a GPU (Graphics Processing Unit) together with a CPU with excellent image processing performance, or instead of a CPU.

また、塗装ロボット10には、図示を省略する各種のセンサも備えていて、それら各センサからの出力が、ロボットアーム制御部70、塗料供給制御部80、ヘッド制御部90、および主制御部100の何れかに入力される。各種のセンサとしては、上記の位置センサ130、傾きセンサ140および3次元スキャナ150を含み、さらに加速度センサ、角速度センサ、イメージセンサ等が挙げられるが、これら以外のセンサを用いても良い。 The painting robot 10 also includes various sensors (not shown), and the output from each of these sensors is input to either the robot arm control unit 70, the paint supply control unit 80, the head control unit 90, or the main control unit 100. The various sensors include the position sensor 130, the tilt sensor 140, and the 3D scanner 150 described above, as well as an acceleration sensor, an angular velocity sensor, an image sensor, etc., although other sensors may also be used.

これらのうち、ロボットアーム制御部70は、上述したモータM1~M6の駆動を制御する部分である。このロボットアーム制御部70は、メモリ71を備えていて、メモリ71には、ロボットティーチングによって作成されたプログラムおよびデータが記憶されている。 Of these, the robot arm control unit 70 is the part that controls the driving of the motors M1 to M6 described above. This robot arm control unit 70 is equipped with a memory 71, which stores the programs and data created by robot teaching.

そして、ロボットアーム制御部70では、メモリ71に記憶されたプログラムやデータ、および画像処理装置200の画像処理部210での画像処理に基づいて、モータM1~M6の駆動を制御する。その制御により、塗装ヘッドユニット50は、塗装を実行するための所望の位置を、所望の速度で通過したり、所定の位置で停止することができる。 The robot arm control unit 70 controls the driving of the motors M1 to M6 based on the programs and data stored in the memory 71 and the image processing by the image processing unit 210 of the image processing device 200. This control allows the paint head unit 50 to pass through the desired position for painting at the desired speed and to stop at a predetermined position.

メモリ71には、塗装ヘッド53における塗装可能な塗装幅を勘案したロボットティーチングによって作成された、塗装ヘッド53の軌跡に関するデータ(軌跡データ)、および塗装ヘッド53の傾き等の姿勢に関する姿勢データが記憶されている。なお、メモリ71は、塗装ロボット10が備えていても良いが、塗装ロボット10の外部にメモリ71が存在し、そのメモリ71に対して、有線または無線の通信手段を介して、情報の送受信を可能としても良い。 The memory 71 stores data on the trajectory of the paint head 53 (trajectory data) and posture data on the tilt and other posture of the paint head 53, which are created by robot teaching that takes into account the painting width that can be painted by the paint head 53. The memory 71 may be provided in the paint robot 10, but it may also be possible for the memory 71 to exist outside the paint robot 10, and for information to be sent and received to the memory 71 via wired or wireless communication means.

また、塗料供給制御部80は、塗装ヘッドユニット50への塗料の供給を制御する部分であり、具体的には、塗料供給部40が備えるポンプや弁等の作動を制御する。なお、塗料供給制御部80は、塗料が供給される塗装ヘッドユニット50に対して、定圧にて塗料が供給されるように、上記のポンプや弁の作動を制御することが好ましい。 The paint supply control unit 80 is a part that controls the supply of paint to the paint head unit 50, and specifically controls the operation of the pump, valves, etc. equipped in the paint supply unit 40. It is preferable that the paint supply control unit 80 controls the operation of the pump and valves so that paint is supplied at a constant pressure to the paint head unit 50 to which paint is supplied.

また、ヘッド制御部90は、画像処理部210での画像処理に基づいて、塗装ヘッドユニット50内の圧電基板62の作動を制御する部分である。このヘッド制御部90は、後述する位置センサ130、傾きセンサ140等の位置を検出する手段によって軌跡データにおける所定の位置に到達したときに、その位置および塗装パスPS1(図6参照)に対応した分割塗装データに基づいて、塗料の吐出を制御する。なお、この場合、塗装部位PD1(図6および図7参照)の膜厚が均一となるように、圧電基板62の駆動周波数を制御してノズル54から吐出されるドット数(液滴の数)を制御したり、圧電基板62に印加する駆動周波数および/または電圧に基づいて、当該圧電基板62の変形量を制御することで、ノズル54から吐出される液滴のサイズを制御する。 The head control unit 90 is a part that controls the operation of the piezoelectric substrate 62 in the paint head unit 50 based on the image processing in the image processing unit 210. When the head control unit 90 reaches a predetermined position in the trajectory data by a means for detecting the position such as the position sensor 130 and the tilt sensor 140 described later, the head control unit 90 controls the discharge of paint based on the divided paint data corresponding to the position and the paint path PS1 (see FIG. 6). In this case, the drive frequency of the piezoelectric substrate 62 is controlled to control the number of dots (number of droplets) discharged from the nozzle 54 so that the film thickness of the painted part PD1 (see FIG. 6 and FIG. 7) is uniform, and the size of the droplets discharged from the nozzle 54 is controlled by controlling the deformation amount of the piezoelectric substrate 62 based on the drive frequency and/or voltage applied to the piezoelectric substrate 62.

なお、圧電基板62に印加する駆動周波数に基づいて圧電基板62の変形量を制御することで、液滴サイズの制御を行う場合、当該圧電基板62の固有振動数と一致する駆動周波数にて圧電基板62を駆動させる場合が、液滴サイズが最も大きくなる。このため、印加する駆動周波数が固有振動数からずれるにしたがって、液滴サイズが小さくなるように制御することができる。また、圧電基板62に印加する電圧に基づいて圧電基板62の変形量を制御することで、液滴サイズの制御を行う場合、当該圧電基板62に印加する電圧が高くなるほど、液滴サイズが大きくなるように制御することができる。 When controlling the droplet size by controlling the amount of deformation of the piezoelectric substrate 62 based on the drive frequency applied to the piezoelectric substrate 62, the droplet size is largest when the piezoelectric substrate 62 is driven at a drive frequency that matches the natural frequency of the piezoelectric substrate 62. Therefore, the droplet size can be controlled to become smaller as the applied drive frequency deviates from the natural frequency. When controlling the droplet size by controlling the amount of deformation of the piezoelectric substrate 62 based on the voltage applied to the piezoelectric substrate 62, the droplet size can be controlled to become larger as the voltage applied to the piezoelectric substrate 62 increases.

主制御部100は、上記のモータM1~M6、塗料供給部40および圧電基板62が協働して塗装対象物に対して塗装が実行されるように、上述したロボットアーム制御部70、塗料供給制御部80、ヘッド制御部90に所定の制御信号を送信する部分である。 The main control unit 100 is a part that transmits predetermined control signals to the robot arm control unit 70, paint supply control unit 80, and head control unit 90 described above so that the motors M1 to M6, paint supply unit 40, and piezoelectric substrate 62 work together to paint the object to be painted.

スキャナ制御部110は、3次元スキャナ150の作動を制御する。このスキャナ制御部110は、塗装ロボット10の制御的な構成である制御部内において、例えば主制御部100が代用するようにしても良い。 The scanner control unit 110 controls the operation of the 3D scanner 150. This scanner control unit 110 may be substituted by, for example, the main control unit 100 within the control unit, which is the control configuration of the painting robot 10.

判定部120は、3次元スキャナ150での測定結果に基づいて、後述するような塗装欠陥部PD2が存在するか否かの判定を行う部分である。なお、この判定部120は、塗装ロボット10の制御的な構成である制御部内に機能的に実現されても良いが、3次元スキャナ150が外付け可能な1つの3次元センサユニットを構成する場合、この3次元センサユニット内に機能的に実現されても良い。また、判定部120は、3次元データに基づいて判定を行う部分であるが、そのような画像処理を行う部分である画像処理装置200内に判定部120が機能的に実現されても良い。 The judgment unit 120 is a part that judges whether or not a paint defect PD2, as described below, exists based on the measurement results from the 3D scanner 150. The judgment unit 120 may be functionally realized within the control unit, which is the control configuration of the painting robot 10, but if the 3D scanner 150 constitutes a single three-dimensional sensor unit that can be externally attached, the judgment unit 120 may be functionally realized within this three-dimensional sensor unit. Also, the judgment unit 120 is a part that makes judgments based on three-dimensional data, but the judgment unit 120 may also be functionally realized within the image processing device 200, which is the part that performs such image processing.

また、位置センサ130は、塗装ヘッド53の現在の位置を検出するセンサである。かかる位置センサ130としては、ロータリエンコーダ、レゾルバ、レーザセンサ、その他、種々のセンサを用いることが可能である。また、傾きセンサ140は、塗装ヘッド53の傾斜角度を検出するセンサである。かかる傾きセンサ140としては、たとえば、ジャイロセンサ、加速度センサ等、種々のセンサを用いることが可能である。 The position sensor 130 is a sensor that detects the current position of the paint head 53. Various sensors such as a rotary encoder, resolver, laser sensor, and others can be used as the position sensor 130. The tilt sensor 140 is a sensor that detects the tilt angle of the paint head 53. Various sensors such as a gyro sensor, acceleration sensor, and others can be used as the tilt sensor 140.

また、塗装ロボット10は、3次元スキャナ150を備えている。この3次元スキャナ150は、平面的な2次元データの取得に加えて、高さ(厚み)データの取得も可能とするセンサである。このような3次元スキャナ150としては、LiDAR(ライダー)スキャナ、レーザスキャナ、フォトグラメトリー等が挙げられる。 The painting robot 10 is also equipped with a three-dimensional scanner 150. This three-dimensional scanner 150 is a sensor that can acquire height (thickness) data in addition to acquiring planar two-dimensional data. Examples of such three-dimensional scanners 150 include LiDAR scanners, laser scanners, and photogrammetry.

この3次元スキャナ150は、例えば塗装ヘッドユニット50に取り付けられている。したがって、後述する塗装部位PD1の3次元データを取得する場合には、ロボットアームR1を作動させることになる。しかしながら、3次元スキャナ150は、塗装ヘッドユニット50とは別体的に設けられていても良い。このような構成としては、例えば、3次元スキャナ150は、塗装ヘッドユニット50とは別途のロボットアームR1の所定部位に設けるようにしても良い。また、塗装ロボット10に3次元スキャナ150を取り付けるための専用のアームを設け、そのアームに3次元スキャナ150を取り付ける構成を採用しても良い。 This three-dimensional scanner 150 is attached to, for example, the paint head unit 50. Therefore, when acquiring three-dimensional data of the paint area PD1 described below, the robot arm R1 is operated. However, the three-dimensional scanner 150 may be provided separately from the paint head unit 50. In such a configuration, for example, the three-dimensional scanner 150 may be provided at a predetermined location on the robot arm R1 separate from the paint head unit 50. Also, a configuration may be adopted in which a dedicated arm for attaching the three-dimensional scanner 150 to the paint robot 10 is provided, and the three-dimensional scanner 150 is attached to the arm.

また、塗装システム1には、画像処理装置200が設けられている。画像処理装置200は、画像処理部210と、メモリ220とを備えている。画像処理部210は、塗装ヘッド53が塗装を実行する経路である塗装パスPS1毎の画像データを作成する部分である。 The painting system 1 is also provided with an image processing device 200. The image processing device 200 includes an image processing unit 210 and a memory 220. The image processing unit 210 is a part that creates image data for each painting path PS1, which is a path along which the painting head 53 performs painting.

また、メモリ220は、塗装パスPS1毎の画像データを塗装順序に対応して記憶する部分である。 Additionally, memory 220 is the part that stores image data for each painting pass PS1 in accordance with the painting sequence.

なお、画像処理装置200は、たとえばコンピュータが対応するが、そのコンピュータは、塗装ロボット10の一部の構成要素であっても良く、塗装ロボット10とは別体的に設けられていても良い。画像処理装置200が塗装ロボット10とは別体的に設けられている場合、画像処理装置200と塗装ロボット10の間で、有線通信または無線通信により、データの送受信が行われる。なお、画像処理装置200が塗装ロボット10とは別体的に設けられていても、塗装ロボット10の概念に含めるようにしても良く、塗装ロボット10の概念に含めないようにしても良い。 The image processing device 200 corresponds to, for example, a computer, but the computer may be a component part of the painting robot 10, or may be provided separately from the painting robot 10. When the image processing device 200 is provided separately from the painting robot 10, data is sent and received between the image processing device 200 and the painting robot 10 by wired communication or wireless communication. Even if the image processing device 200 is provided separately from the painting robot 10, it may be included in the concept of the painting robot 10, or it may not be included in the concept of the painting robot 10.

(2.塗装の際の制御に関して)
次に、上述のような構成の塗装システム1および塗装ロボット10における、塗装の際の制御に関して、図5のフローチャートに基づいて説明する。図6は、塗装ヘッド53によって車両に塗装を行う際の様子を上側から見た状態を示す図である。まず図6に示すように塗装を実行する(ステップS01)。この塗装の実行においては、主制御部100の指令により、ロボットアーム制御部70は、メモリ71に記憶されたプログラムやデータ、および画像処理装置200の画像処理部210での画像処理に基づいて、モータM1~M6の駆動を制御する。その制御により、塗装ヘッドユニット50は、塗装を実行するための所望の位置を、所望の速度で通過したり、所定の位置で停止することができる。
(2. Regarding control during painting)
Next, the control during painting in the painting system 1 and painting robot 10 configured as described above will be described with reference to the flowchart in Fig. 5. Fig. 6 is a diagram showing a state seen from above when painting a vehicle with the painting head 53. First, painting is performed as shown in Fig. 6 (step S01). In performing this painting, the robot arm control unit 70 controls the driving of the motors M1 to M6 based on the program and data stored in the memory 71 and the image processing by the image processing unit 210 of the image processing device 200 in response to a command from the main control unit 100. This control allows the painting head unit 50 to pass a desired position for painting at a desired speed and to stop at a predetermined position.

また、上記の塗装の実行においては、主制御部100の指令により、ヘッド制御部90は、圧電基板62を駆動させて、塗装対象物に対する塗料の吐出を行い、ノズル54から塗料の液滴を吐出させる。このように、塗装ヘッド53の移動状態において塗料の液滴を吐出させることで、所定の幅の塗装パスPS1での塗装を実行する。そして、全ての塗装パスPS1での塗装を行い、塗装領域での塗装を完了する。 When carrying out the above painting, the head control unit 90 drives the piezoelectric substrate 62 in response to a command from the main control unit 100 to eject paint onto the object to be painted, ejecting paint droplets from the nozzle 54. In this way, by ejecting paint droplets while the painting head 53 is moving, painting is carried out in a painting pass PS1 of a predetermined width. Then, painting is carried out in all painting passes PS1, and painting of the painting area is completed.

上述のように塗装を実行した後に、主制御部100からの指令により、ロボットアーム制御部70は、ロボットアームR1を作動させると共に、スキャナ制御部110は3次元スキャナ150を作動させる。そして、塗装部位PD1の走査を行い、塗装部位PD1の3次元データを取得する(ステップS02)。すると、例えば図7に示すような3次元データが取得される。図7は、塗装部位PD1の3次元データの断面を示す図である。図7においては、規定の塗装厚さを厚さD1としている。なお、この厚さD1は、塗装厚さとしてクリアしなければならない閾値となっている。すなわち、厚さD1に到達していない塗装部位PD1は、塗装欠陥部に対応している。なお、以後の説明では、塗装欠陥の部位を塗装欠陥部PD2と称呼する。この塗装欠陥部PD2は、厚さD1に到達していなければ良く、したがって塗装膜厚が厚さD1に到達していない部位のみならず、塗装抜けの部分も該当する。なお、塗装欠陥部PD2においては、外部から視認した場合に、その部分だけ白っぽく見えるなど、色味が変わる場合がある。 After the painting is performed as described above, the robot arm control unit 70 operates the robot arm R1 and the scanner control unit 110 operates the three-dimensional scanner 150 in response to a command from the main control unit 100. Then, the painted area PD1 is scanned to obtain three-dimensional data of the painted area PD1 (step S02). As a result, three-dimensional data such as that shown in FIG. 7 is obtained. FIG. 7 is a diagram showing a cross section of the three-dimensional data of the painted area PD1. In FIG. 7, the specified paint thickness is set to thickness D1. Note that this thickness D1 is a threshold value that must be cleared as the paint thickness. In other words, the painted area PD1 that does not reach thickness D1 corresponds to a paint defect. Note that in the following explanation, the paint defect area is referred to as the paint defect area PD2. This paint defect area PD2 does not have to reach thickness D1, and therefore corresponds to not only the area where the paint film thickness does not reach thickness D1, but also the area where paint is missing. Note that the paint defect area PD2 may change color, such as appearing whitish when viewed from the outside.

なお、塗装ヘッド53内においては、副走査方向における欠陥のあるノズル54の位置は変わらない。このため、図8に示すように、塗装パスPS1の幅方向において特定の位置に、塗装欠陥部PD2が連続する状態となる。 In addition, within the painting head 53, the position of the defective nozzle 54 in the sub-scanning direction does not change. Therefore, as shown in FIG. 8, the painting defect portion PD2 is continuous at a specific position in the width direction of the painting pass PS1.

ここで、3次元スキャナ150は、上記のように塗装ヘッドユニット50に取り付ける構成を採用している場合、塗装ヘッド53からの液滴の着弾部位よりも主走査方向における下流側の部位を3次元スキャナ150が走査する(すなわち3次元データを取得する)ようにしても良い。この場合、塗装ヘッド53から液滴の着弾による所定の幅の塗装パスが形成された場合に、その塗装パスと同一の塗装パス内で、3次元スキャナ150を用いた3次元データの取得が可能となる。 Here, when the 3D scanner 150 is configured to be attached to the paint head unit 50 as described above, the 3D scanner 150 may scan an area downstream in the main scanning direction from the landing site of the droplets from the paint head 53 (i.e., acquire 3D data). In this case, when a paint pass of a predetermined width is formed by the landing of the droplets from the paint head 53, it becomes possible to acquire 3D data using the 3D scanner 150 within the same paint pass as the paint pass.

そして、判定部120は、取得された3次元データに基づいて、塗装部位PD1に塗装欠陥部PD2が存在しているか否かを判断する(ステップS03)。そして、この判断において、塗装欠陥部PD2が存在しないと判断される場合(Noの場合)、一連の処理を終了する。 Then, the determination unit 120 determines whether or not a paint defect PD2 exists in the painted area PD1 based on the acquired 3D data (step S03). Then, if it is determined that a paint defect PD2 does not exist (No), the process ends.

上記のステップS03において、塗装欠陥部PD2が存在すると判断される場合(Yesの場合)、塗装欠陥部PD2の位置情報を取得する(ステップS04)。このとき、閾値である厚さD1にどの程度、達していないのかについての情報を取得するのが好ましい。 If it is determined in step S03 above that a paint defect PD2 exists (Yes), position information of the paint defect PD2 is acquired (step S04). At this time, it is preferable to acquire information on the extent to which the thickness does not reach the threshold thickness D1.

ここで、上記のような、厚さD1に到達しない塗装欠陥部PD2が形成される要因としては、ノズル54に詰まりが生じていたり、圧電基板62に何らかの不具合が生じている等が考えられる。したがって、この欠陥部を形成したノズル54と同じノズル54から液滴を吐出するような制御を行ったのでは、塗装欠陥が解消されない虞がある。 Here, possible causes of the formation of the paint defect PD2 that does not reach the thickness D1 as described above include a clog in the nozzle 54 or some kind of defect in the piezoelectric substrate 62. Therefore, if control is performed to eject droplets from the same nozzle 54 as the nozzle 54 that formed this defect, there is a risk that the paint defect will not be eliminated.

このため、主制御部100は、3次元スキャナ150で計測された塗装部位PD1の3次元データに基づいて、塗装欠陥部PD2を再び欠陥のあるノズル54が走査しないように、塗装ヘッド53の位置ずらしを行う(ステップS05)。この位置ずらしにおいては、単純に塗装ヘッド53を回転させることで、欠陥のあるノズル54が塗装欠陥部PD2を走査するのとは異なる位置に移動させることができる。また、塗装ヘッド53を主走査方向とは交差する方向(例えば副走査方向)に所定だけ移動させることで、欠陥のあるノズル54が塗装欠陥部PD2を走査するのとは異なる位置に移動させることができる。 Therefore, based on the three-dimensional data of the painted area PD1 measured by the three-dimensional scanner 150, the main control unit 100 shifts the position of the painting head 53 so that the defective nozzle 54 does not scan the painting defect area PD2 again (step S05). In this position shift, the painting head 53 can be moved to a position different from the position where the defective nozzle 54 scans the painting defect area PD2 by simply rotating the painting head 53. In addition, the painting head 53 can be moved to a position different from the position where the defective nozzle 54 scans the painting defect area PD2 by moving the painting head 53 a predetermined amount in a direction intersecting the main scanning direction (e.g., the sub-scanning direction).

なお、上記のステップS05においては、ステップS04で取得された塗装欠陥部PD2の位置情報に基づいて、欠陥のあるノズル54が塗装欠陥部PD2を走査しないようにすることが好ましい。 In addition, in the above step S05, it is preferable to prevent the defective nozzle 54 from scanning the paint defect portion PD2 based on the position information of the paint defect portion PD2 acquired in step S04.

上記のように塗装ヘッド53の位置ずらしを行った後に、追加塗装制御を実行して、塗装欠陥部PD2に対して塗料の液滴を吐出する(ステップS06)。この追加塗装制御では、塗装実行後の塗装厚さが、規定の厚さD1に到達する状態とする。なお、この追加塗装制御は、例えば塗装ヘッド53の往路において塗装を実行する場合において、復路で実行するようにしても良く、塗装の往路や復路とは関係なく専用の塗装パスにおいて実行しても良い。 After shifting the position of the paint head 53 as described above, additional paint control is performed to eject paint droplets onto the paint defect PD2 (step S06). This additional paint control is performed so that the paint thickness after painting reaches the specified thickness D1. Note that this additional paint control may be performed on the return path when painting is performed on the outward path of the paint head 53, for example, or may be performed in a dedicated painting pass regardless of the outward or return path of painting.

以上のような塗装を実行した後に、再びステップS02以降の処理を実行する。このとき、塗装における生産性を向上させるために、前回の判定で塗装欠陥部PD2とされた部位のみにつき、3次元スキャナ150を走査させることが好ましい。 After performing the above-described painting, the processing from step S02 onwards is performed again. At this time, in order to improve productivity in painting, it is preferable to have the 3D scanner 150 scan only the areas that were previously determined to have painting defects PD2.

以上のようにして塗装を行うことで、塗装欠陥部PD2が存在しない状態となる。 By painting in the above manner, the paint defect area PD2 is eliminated.

(3.変形例)
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態以外に、種々変形可能である。以下に、変形例について説明する。
(3. Modifications)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be modified in various ways in addition to the above embodiment. Modifications will be described below.

上述した3次元スキャナ150は、塗装ロボット10とは別体的に設けられる構成を採用しても良い。例えば、3次元スキャナ150を塗装ラインの壁面等に設置することで、塗装ロボット10とは別体的に設ける構成を採用しても良い。 The above-mentioned three-dimensional scanner 150 may be configured to be provided separately from the painting robot 10. For example, the three-dimensional scanner 150 may be installed on a wall surface of the painting line, etc., to provide a configuration in which the three-dimensional scanner 150 is provided separately from the painting robot 10.

また、塗装システム1として、塗装ロボット10以外に、3次元スキャナ150を移動させるための専用のロボット(検査ロボットとする)のアーム先端に取り付け、そのロボットによって3次元スキャナ150での塗装部位PD1の走査を行うようにしても良い。 In addition to the painting robot 10, the painting system 1 may also include a dedicated robot (assumed to be an inspection robot) for moving the 3D scanner 150, which is attached to the end of the arm thereof, and the robot may scan the painting area PD1 with the 3D scanner 150.

このように構成する場合、塗装ロボット10で塗装を実行するのと同時に、3次元スキャナ150を取り付けている検査ロボットを作動させることができる。そのため、塗装ヘッド53から液滴の着弾による所定の幅の塗装パスが形成された場合に、その塗装パスと同一の塗装パス内で、3次元スキャナ150を用いた3次元データの取得が可能となる。 When configured in this manner, an inspection robot equipped with a 3D scanner 150 can be operated at the same time that painting is performed by the painting robot 10. Therefore, when a paint pass of a predetermined width is formed by droplets landing from the paint head 53, it becomes possible to obtain 3D data using the 3D scanner 150 within the same paint pass.

また、3次元スキャナ150は、塗装システム1に組み込んだときに、3次元データを取得可能であれば、どのようなものでも良い。例えば、2次元データを取得可能な通常のカメラを複数組み合わせることで、3次元データを取得可能な構成とする場合、これら複数のカメラの組み合わせが、本発明でいう3次元スキャナ150に該当する。 The 3D scanner 150 may be any type that can acquire 3D data when incorporated into the painting system 1. For example, if a configuration is made in which 3D data can be acquired by combining multiple normal cameras that can acquire 2D data, the combination of these multiple cameras corresponds to the 3D scanner 150 of the present invention.

また、3次元スキャナ150は、塗装がなされた塗装部位PD1の検査のみならず、その他の用途に用いるようにしても良い。例えば、塗装対象物である車両や車両部品のCADデータが存在しない場合、3次元スキャナ150を用いて塗装対称物を走査して3次元計測を行い、その計測に基づいて3次元モデルを生成して、塗装の際にその3次元モデルを活用するようにしても良い。 The 3D scanner 150 may be used not only for inspecting the painted area PD1, but also for other purposes. For example, if CAD data does not exist for the vehicle or vehicle part to be painted, the 3D scanner 150 may be used to scan the object to be painted and perform 3D measurements, and a 3D model may be generated based on the measurements, and the 3D model may be used when painting.

また、上記の塗装ヘッド53は、圧電基板62を用いたインクジェット方式となっているが、例えば、ジェットディスペンサ方式等、インクジェット方式以外の塗装ヘッドを用いるようにしても良い。 The above-mentioned paint head 53 is an inkjet type that uses a piezoelectric substrate 62, but it is also possible to use a paint head other than the inkjet type, such as a jet dispenser type.

(4.付記)
上述した実施の形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
[1]すなわち、
車両CP1の所定部位への塗装を行う塗装ロボット10であって、
塗料の液滴を吐出する複数のノズル54を有する塗装ヘッド53を備える塗装ヘッドユニット50と、
塗装ヘッドユニット50を先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドユニット50を所望の位置へ移動させるロボットアームR1と、
塗装ヘッド53での塗装がなされた塗装部位PD1の3次元塗装データを取得する3次元スキャナ150と、
3次元スキャナ150から送信された3次元画像データに基づいて、塗装ヘッド53およびロボットアームR1の作動を制御する制御部(主制御部100、ロボットアーム制御部70、ヘッド制御部90)と、を備え、
制御部(主制御部100、ロボットアーム制御部70、ヘッド制御部90)は、3次元塗装データにおいて、前回の塗装パスPS1の形成において生じた塗装欠陥である塗装欠陥部PD2が存在すると判断される場合に、追加塗装制御を実行し、
追加塗装制御では、塗装欠陥部PD2を生じさせたノズル54が異なる位置に移動するように塗装ヘッド53を移動させつつ、塗装ヘッド53から塗装欠陥部PD2へ塗料の液滴を吐出する制御を実行する。
(4. Notes)
The contents described in the above-mentioned embodiment can be understood, for example, as follows.
[1] That is,
A painting robot 10 that paints a predetermined portion of a vehicle CP1,
a paint head unit 50 including a paint head 53 having a plurality of nozzles 54 for ejecting paint droplets;
a robot arm R1 having a paint head unit 50 attached to its tip and moving the paint head unit 50 to a desired position;
a three-dimensional scanner 150 for acquiring three-dimensional painting data of a painting area PD1 that has been painted by the painting head 53;
and a control unit (main control unit 100, robot arm control unit 70, head control unit 90) that controls the operation of the painting head 53 and the robot arm R1 based on the three-dimensional image data transmitted from the three-dimensional scanner 150.
The control unit (main control unit 100, robot arm control unit 70, head control unit 90) executes additional painting control when it is determined that a painting defect portion PD2, which is a painting defect that occurred in the formation of the previous painting pass PS1, exists in the three-dimensional painting data,
In the additional painting control, the painting head 53 is moved so that the nozzle 54 that caused the painting defect PD2 moves to a different position, while control is performed to eject droplets of paint from the painting head 53 onto the painting defect PD2.

このように、追加塗装制御を実行することで、塗装欠陥部PD2を補完することができ、塗装品質を向上させることが可能となる。すなわち、ノズル54の吐出不良により、塗装部位に欠損や厚みが薄いなどの塗装不良が生じている場合に、その塗装位置を3次元スキャナ150で特定して十分な液滴の吐出量で補完することが可能となる。 In this way, by executing additional painting control, it is possible to complement the defective painting area PD2 and improve the painting quality. In other words, when a painting defect such as a defect or thin thickness occurs in the painted area due to poor discharge from the nozzle 54, it is possible to identify the painting position with the 3D scanner 150 and complement it with a sufficient amount of droplets discharged.

[2]また、上記の実施の形態においては、上記の[1]に記載の内容に加え、
制御部(主制御部100、ロボットアーム制御部70、ヘッド制御部90)は、追加塗装制御において、塗装ヘッド53の回転によってノズル54が異なる位置に移動する制御を行うようにしても良い。
[2] In addition to the above-mentioned embodiment, in addition to the contents described in [1],
In the additional coating control, the control unit (main control unit 100, robot arm control unit 70, head control unit 90) may perform control such that the nozzle 54 moves to a different position by rotating the coating head 53.

このように、追加塗装制御において、塗装ヘッド53を回転させてノズル54を異なる位置へ移動させることで、塗装欠陥部PD2を補完することができ、塗装品質を向上させることが可能となる。 In this way, in additional painting control, by rotating the painting head 53 and moving the nozzle 54 to a different position, the painting defect area PD2 can be complemented, thereby improving the painting quality.

[3]また、上記の実施の形態においては、上述した[1]と[2]、またはそれらの組み合わせに記載の内容に加え、
最初の塗装が行われる前回の塗装パスPS1を往路としたとき、制御部(主制御部100、ロボットアーム制御部70、ヘッド制御部90)は、追加塗装制御での塗装を復路において実行させるように塗装ヘッド53およびロボットアームR1の作動を制御するようにしても良い。
[3] In addition to the above-mentioned [1] and [2], or a combination thereof, in the above-mentioned embodiment,
When the previous painting pass PS1, where the first painting is performed, is set as the outbound path, the control unit (main control unit 100, robot arm control unit 70, head control unit 90) may control the operation of the painting head 53 and the robot arm R1 so that painting using additional painting control is performed on the return path.

このように、塗装パスPS1の復路において追加塗装制御を実行することで、ノズルを異なる位置へ移動させることが容易となる。このため、塗装欠陥部PD2を補完することができ、塗装品質を向上させることが可能となる。 In this way, by executing additional painting control on the return path of painting pass PS1, it becomes easy to move the nozzle to a different position. This makes it possible to complement the painting defect PD2 and improve the painting quality.

[4]また、上記の実施の形態においては、上述した上記の[1]から[3]のいずれかに記載またはそれらの組み合わせた内容に加え、
制御部(主制御部100、ロボットアーム制御部70、ヘッド制御部90)は、追加塗装制御において、塗装ヘッド53を塗装パスPS1における移動方向である主走査方向と直交する副走査方向へ所定だけ移動させることで、ノズル54が異なる位置に移動する制御を行うようにしても良い。
[4] In addition to the above-mentioned embodiments, in addition to any of the above-mentioned [1] to [3] or a combination thereof,
In additional painting control, the control unit (main control unit 100, robot arm control unit 70, head control unit 90) may control the movement of the nozzle 54 to a different position by moving the painting head 53 a predetermined amount in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction, which is the movement direction in the painting pass PS1.

このように、塗装ヘッド53を塗装パスPS1における移動方向である主走査方向と直交する副走査方向へ所定だけ移動させることで、ノズルを異なる位置へ移動させることが容易となる。このため、塗装欠陥部を補完することができ、塗装品質を向上させることが可能となる。 In this way, by moving the painting head 53 a predetermined distance in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction, which is the direction of movement in the painting pass PS1, it becomes easy to move the nozzle to a different position. This makes it possible to complement painting defects and improve painting quality.

[5]また、上記の実施の形態においては、上述した上記の[1]から[4]のいずれかに記載またはそれらの組み合わせた内容に加え、
3次元スキャナ150は、塗装パスPS1における塗装の実行と同一の塗装パスPS1内で3次元塗装データを取得するようにしても良い。
[5] In addition to the above-mentioned embodiments, in addition to any of the above-mentioned [1] to [4] or a combination thereof,
The 3D scanner 150 may acquire 3D painting data within the same painting pass PS1 as the painting is performed in the painting pass PS1.

このように、塗装パスPS1における塗装の実行と同一の塗装パスPS1内で3次元塗装データが取得されるので、3次元塗装データの取得のために、わざわざ3次元スキャナ150を移動させる必要がない。そのため、車両CP1の塗装における生産性を向上させることが可能となる。 In this way, the 3D painting data is acquired within the same painting path PS1 as when painting is performed in the painting path PS1, so there is no need to move the 3D scanner 150 to acquire the 3D painting data. This makes it possible to improve productivity in painting the vehicle CP1.

[6]また、上記の実施の形態においては、上述した上記の[1]から[5]のいずれかに記載またはそれらの組み合わせた内容に加え、
3次元スキャナ150は、塗装ヘッド53に対して固定されている構成としても良い。
[6] In addition to the above-mentioned embodiments, in addition to any of the above-mentioned [1] to [5] or a combination thereof,
The three-dimensional scanner 150 may be configured to be fixed to the painting head 53 .

このように、3次元スキャナ150が塗装ヘッド53に固定されているので、塗装が実行された段階で、3次元スキャナ150で塗装欠陥部PD2を認識することが可能となる。そのため、3次元塗装データの取得のために、わざわざ3次元スキャナ150を移動させる必要がない。そのため、車両CP1の塗装における生産性を向上させることが可能となる。 In this way, since the 3D scanner 150 is fixed to the painting head 53, it is possible for the 3D scanner 150 to recognize the painting defect PD2 at the stage when painting is performed. Therefore, there is no need to take the trouble of moving the 3D scanner 150 to acquire the 3D painting data. This makes it possible to improve the productivity in painting the vehicle CP1.

[7]また、上記の実施の形態においては、上述した上記の[1]から[6]のいずれかに記載またはそれらの組み合わせた内容に加え、
3次元スキャナ150は、塗装ロボット10とは別体的に設けられているようにしても良い。
[7] In addition to the above-mentioned embodiments, in addition to any of the above-mentioned [1] to [6] or a combination thereof,
The three-dimensional scanner 150 may be provided separately from the painting robot 10 .

このように、3次元スキャナ150が塗装ヘッド53とは別体的に設けられているので、塗装終了後の塗装膜の全体を3次元スキャナ150でスキャンして、塗装欠陥部PD2を認識することが可能となる。 In this way, since the 3D scanner 150 is provided separately from the painting head 53, it is possible to scan the entire paint film after painting is completed with the 3D scanner 150 and recognize the paint defect area PD2.

1…塗装システム、10…塗装ロボット、20…ロボット本体、21…基台、22a…第1回転軸、22b…第2回転軸、22c…第3回転軸、22d…第4回転軸、22e…第5回転軸、22f…第6回転軸、23…脚部、24…第1回動アーム、25…第2回動アーム、26…回転アーム、27…リスト部、40…塗料供給部、41…供給路、42…戻り流路、50…塗装ヘッドユニット、52…ノズル形成面、53…塗装ヘッド、54…ノズル、55…ノズル列、55A…第1ノズル列、55B…第2ノズル列、70…ロボットアーム制御部、71…メモリ、80…塗料供給制御部、90…ヘッド制御部、100…主制御部、110…スキャナ制御部、120…判定部、130…位置センサ、140…傾きセンサ、150…3次元スキャナ、200…画像処理装置、210…画像処理部、220…メモリ、CP1…車両、PD1…塗装部位、PD2…塗装欠陥部、PS1…塗装パス、R1…ロボットアーム 1...painting system, 10...painting robot, 20...robot body, 21...base, 22a...first rotating shaft, 22b...second rotating shaft, 22c...third rotating shaft, 22d...fourth rotating shaft, 22e...fifth rotating shaft, 22f...sixth rotating shaft, 23...leg, 24...first rotating arm, 25...second rotating arm, 26...rotating arm, 27...wrist, 40...paint supply section, 41...supply path, 42...return path, 50...painting head unit, 52...nozzle forming surface, 53...painting head, 54...nozzle, 55 ...Nozzle row, 55A...First nozzle row, 55B...Second nozzle row, 70...Robot arm control unit, 71...Memory, 80...Paint supply control unit, 90...Head control unit, 100...Main control unit, 110...Scanner control unit, 120...Judgment unit, 130...Position sensor, 140...Inclination sensor, 150...3D scanner, 200...Image processing device, 210...Image processing unit, 220...Memory, CP1...Vehicle, PD1...Painted area, PD2...Painting defect area, PS1...Painting path, R1...Robot arm

Claims (7)

車両の所定部位への塗装を行う塗装ロボットであって、
塗料の液滴を吐出する複数のノズルを有する塗装ヘッドを備える塗装ヘッドユニットと、
前記塗装ヘッドユニットを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドユニットを所望の位置へ移動させるロボットアームと、
前記塗装ヘッドでの塗装がなされた前記車両の塗装部位の3次元塗装データを取得する3次元スキャナと、
前記3次元スキャナから送信された3次元画像データに基づいて、前記塗装ヘッドおよび前記ロボットアームの作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記3次元塗装データにおいて、前回の塗装パスの形成において生じた塗装欠陥である塗装欠陥部が存在すると判断される場合に、追加塗装制御を実行し、
前記追加塗装制御では、前記3次元スキャナで取得された前記3次元塗装データにおける前記塗装欠陥部の位置情報に基づいて、当該塗装欠陥部を生じさせた前記ノズルが異なる位置に移動するように前記塗装ヘッドを移動させつつ、前記塗装ヘッドから前記塗装欠陥部へ塗料の液滴を吐出する制御を実行する、
ことを特徴とする塗装ロボット。
A painting robot that paints a predetermined portion of a vehicle,
a paint head unit including a paint head having a plurality of nozzles for ejecting paint droplets;
a robot arm having a tip end to which the painting head unit is attached and which moves the painting head unit to a desired position;
a three-dimensional scanner for acquiring three-dimensional painting data of a portion of the vehicle that has been painted by the painting head;
A control unit that controls the operation of the painting head and the robot arm based on the three-dimensional image data transmitted from the three-dimensional scanner,
The control unit executes additional painting control when it is determined that a painting defect portion, which is a painting defect that occurred in the formation of a previous painting pass, exists in the three-dimensional painting data, and
In the additional coating control, a control is executed to eject droplets of paint from the coating head to the coating defect portion while moving the coating head so that the nozzle that caused the coating defect portion moves to a different position based on position information of the coating defect portion in the three-dimensional coating data acquired by the three-dimensional scanner.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記制御部は、前記追加塗装制御において、前記塗装ヘッドの回転によって前記ノズルが異なる位置に移動する制御を行う、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
The control unit performs control in the additional coating control such that the nozzle moves to a different position by rotating the coating head.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
最初の塗装が行われる前記塗装パスを往路としたとき、前記制御部は、前記追加塗装制御での塗装を復路において実行させるように前記塗装ヘッドおよび前記ロボットアームの作動を制御する、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
When the painting pass in which the first painting is performed is determined as the outward path, the control unit controls the operation of the painting head and the robot arm so that the painting in the additional painting control is performed in the return path.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記制御部は、前記追加塗装制御において、前記塗装ヘッドを前記塗装パスにおける移動方向である主走査方向と直交する副走査方向へ所定だけ移動させることで、前記ノズルが異なる位置に移動する制御を行う、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
In the additional coating control, the control unit controls the nozzle to move to a different position by moving the coating head a predetermined amount in a sub-scanning direction perpendicular to a main scanning direction, which is a movement direction in the coating pass.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記3次元スキャナは、前記塗装パスにおける塗装の実行と同一の前記塗装パス内で前記3次元塗装データを取得する、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
The three-dimensional scanner acquires the three-dimensional painting data within the same painting pass as the painting is performed in the painting pass.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記3次元スキャナは、前記塗装ヘッドに対して固定されている、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
The three-dimensional scanner is fixed relative to the paint head.
A painting robot characterized by the above.
請求項1記載の塗装ロボットであって、
前記3次元スキャナは、前記塗装ロボットとは別体的に設けられている、
ことを特徴とする塗装ロボット。
The painting robot according to claim 1,
The three-dimensional scanner is provided separately from the painting robot.
A painting robot characterized by the above.
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