涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法与流程

1.本发明涉及涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法。


背景技术：

2.在汽车等车辆的涂装线中，使用涂装机器人的机器人涂装成为主流。在该机器人涂装中，使用在多关节机器人的前端安装有旋转雾化型涂装头的涂装机器人(旋转雾化型的涂装机)，提出了将喷射方式的涂装头安装于涂装机器人以进行车辆涂装的技术。这样的涂装机器人有例如专利文献1所示的构造。专利文献1公开了使用长条状的涂装头进行车辆涂装的内容。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2018-502702号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.然而，作为涂装对象的车辆存在大量曲面状的部分，而且存在曲率较大的部位。因此，在对上述曲率较大的部位执行涂装的情况下，若以涂装头的长度方向中心为基准，则在涂装头的两端侧与车辆间的距离变大，存在涂料品质下降的可能。另外，若涂装对象部位与涂装头间的距离增大，则由于涂料的微小液滴飞溅等而存在涂料发生浪费的可能。
8.另外，在车辆中，还存在特别是柱等这样几乎没有宽度(窄)而曲率大的部位。针对柱这样的窄且曲率大的该部位也需要适当地进行涂装。
9.本发明是鉴于上述情况提出的，目的在于提供一种即使针对曲率大的部位也能够适当地执行涂装以提高涂装品质并减少涂料浪费的涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法。
10.解决课题的手段
11.为了解决上述课题，本发明第1观点提供一种涂装机器人，其用于通过从喷嘴排出涂料来针对涂装对象物进行涂装，所述涂装机器人的特征在于，包括：喷嘴头，其沿着规定的方向排列有多个喷嘴；机械臂，其能够将喷嘴头安装于前端部并使所安装的喷嘴头移动；臂控制部，其控制机械臂的动作；头控制部，其控制喷嘴头的各喷嘴的驱动；距离测定机构，其测定车辆或车辆零部件的涂装部位与喷嘴头的喷嘴排出面间的距离；以及图像处理部，其基于待涂装的车辆或车辆零部件的涂装范围形成作为三维模型的涂装用三维模型，在以臂控制部控制机械臂的动作的状态下，头控制部基于在涂装用三维模型中的涂装部位与针对该涂装用三维模型的假想的喷嘴头之间计测到的距离或由距离测定机构计测到的距离，进行从距离在规定范围内的喷嘴排出涂料的控制，并且，进行不从超出规定范围的喷嘴排出涂料的控制。
12.另外，优选的是，在上述发明的基础上，喷嘴头安装于安装构造，该安装构造安装
在机械臂的前端侧，且距离测定机构相对于安装构造安装在喷嘴头的涂装时的主扫描方向的一侧。
13.另外，优选的是，在上述发明的基础上，臂控制部及头控制部执行基于机器人示教的控制，且在机器人示教中，臂控制部基于涂装用三维模型中的涂装部位或者车辆或车辆零部件中的涂装部位创建作为涂装时的扫描路径的涂装路线，并且，在机器人示教中，臂控制部在涂装路线中创建用于使得喷嘴头在该涂装路线的各位置成为规定的倾斜角度的姿态数据，在机器人示教中，头控制部基于涂装路线及姿态数据，在与喷嘴头进行扫描的主扫描方向正交的方向上规定排出涂料的范围、即涂料排出范围。
14.另外，优选的是，在上述发明的基础上，在机器人示教的执行后对车辆或车辆零部件进行涂装时，臂控制部基于检测车辆或车辆零部件的位置的位置检测传感器及距离测定机构进行的车辆或车辆零部件的检测来控制机械臂，并对机器人示教中创建的涂装路线、姿态数据及涂料排出范围内的至少一者进行修正。
15.另外，为了解决上述课题，本发明第2观点提供一种使用涂装机器人的涂装方法，所述涂装机器人用于通过从喷嘴排出涂料来对涂装对象物进行涂装，所述涂装方法的特征在于，所述涂装机器人包括：喷嘴头，其沿着规定的方向排列有多个喷嘴；机械臂，其能够将喷嘴头安装于前端部，并使所安装的喷嘴头移动；距离测定机构，其测定车辆或车辆零部件的涂装部位与喷嘴头的喷嘴排出面间的距离；以及图像处理部，其基于待涂装的车辆或车辆零部件的涂装范围，形成用于由头控制部控制喷嘴头的驱动的涂装用三维模型，所述涂装方法的特征在于，包括下述步骤：臂动作步骤，其使机械臂动作；以及部分排出步骤，其在臂动作步骤中，基于在涂装用三维模型中的涂装部位与针对该涂装用三维模型的假想的喷嘴头之间计测到的距离或由距离测定机构计测到的距离，进行从距离为规定范围内的喷嘴排出涂料的控制，并且，不从超出规定范围的喷嘴排出涂料。
16.发明的效果
17.根据本发明，能够提供即使针对曲率大的部位也能够适当地执行涂装、提高涂装品质并减少涂料浪费的涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法。
附图说明
18.图1是示出本发明一实施方式的涂装机器人的整体构成的概略图。
19.图2是示出图1所示的涂装机器人的概略构成的图。
20.图3是示出正面观察图1所示的涂装机器人的喷嘴头单元中的排出涂料的喷嘴排出面的状态的图。
21.图4是示出在图1所示的涂装机器人中将多个喷嘴头锯齿状配置的状态的图。
22.图5是示出在图1所示的涂装机器人中向各喷嘴供给涂料的概略构成的图。
23.图6是示出图5所示的列方向供给流路、喷嘴加压室及列方向排出流路附近的构成的剖视图。
24.图7是示出图6所示的列方向供给流路、喷嘴加压室及列方向排出流路附近的构成的变形例的剖视图。
25.图8是示出与图3所示的喷嘴头单元不同的其他喷嘴头单元中的喷嘴排出面的构成的俯视图。
26.图9是示出图1所示的涂装机器人中的喷嘴头的安装构造的图，以喷嘴头的长度方向为正面的状态图示。
27.图10是示出图9所示的安装构造的构成的俯视图。
28.图11是示出使用图1所示的涂装机器人的涂装方法的概略处理流程的图。
29.图12是示出图11的机器人示教的概略处理流程的图。
30.图13是示出喷嘴头的涂料排出范围的示意图的概略图。
31.图14是示出一边使喷嘴沿主扫描方向移动一边进行涂装的示意图的图。
32.图15是示出在窄幅部位创建涂装路线的示意图的图。
具体实施方式
33.以下，基于附图说明本发明各实施方式的涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法。需要说明的是，在以下的说明中，存在使用xyz正交坐标系说明的情况。其中的x方向设为喷嘴排出面52(喷嘴头53)的长度方向，x1侧设为图3中的右侧、x2侧设为图3中的左侧。另外，y方向设为喷嘴排出面52(喷嘴头53)的短边方向(宽度方向)，y1侧设为图3中的纸面上侧、y2侧设为图3中的纸面下侧。另外，z方向设为图9中与喷嘴排出面52垂直的方向，z1侧是指远离涂装对象物(车辆200)一侧，z2侧是指与之相反的接近涂装对象物(车辆200)一侧。
34.本实施方式的涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法针对汽车制造工厂中的处于涂装线的车辆或车辆零部件(以下，作为车辆的一部分的车辆零部件也作为车辆来说明)这样的涂装对象物进行“涂装”，目的在于在涂装对象物的表面形成涂膜以实现其表面的保护、美观。因此，需要每隔规定时间对沿着涂装线移动来的车辆在一定的时间内以期望的涂装品质进行涂装。
35.另外，就本实施方式的涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法而言，不仅能够形成上述涂膜，而且能够在车辆、车辆零部件这样的涂装对象物上形成各种设计、图像。
36.(1-1.涂装机器人的整体构成)
37.图1是示出本发明第1实施方式的涂装机器人10的整体构成的概略图。图2是示出涂装机器人10的概略构成的图。如图1及图2所示，涂装机器人10包括机器人主体20、涂料供给部40及喷嘴头单元50。需要说明的是，本实施方式的涂装机器人10是适合于对曲面进行涂装的垂直多关节型机器人。但涂装机器人10只要能够进行曲面涂装，也可以是水平多关节型机器人、直角坐标型机器人、将旋转轴与之组合得到的机器人。
38.(1-2.涂装装置主体)
39.如图1所示，机器人主体20的主要构成要素为基座21、腿部22、旋转轴部23、旋转臂24、第1转动臂25、第2转动臂26、腕关节部27及用于驱动这些部件的电动机m1～m6。需要说明的是，从旋转轴部23到腕关节部27的部分与机械臂r1对应，也可以使除了腿部22等以外的部分与机械臂r1对应。
40.其中的基座21是设置于地板面等设置部位的部分，而该基座21也可以相对于设置部位走行。另外，腿部22是从基座21方向上部直立设置的部分。需要说明的是，也可以在腿部22与基座21之间设置关节部，使腿部22相对于基座21转动。
41.另外，在腿部22的上端设有旋转轴部23。旋转臂24以旋转自如的状态安装于该旋转轴部23。另外，旋转臂24通过电动机m1的驱动而旋转，作为这种电动机m1，能够使用电动
机、气动发动机。需要说明的是，在涂装机器人10设置于防爆区域并使用电动机的情况下，优选考虑增大旋转轴部23的壳体内的内压等防爆对策(在以下的各电动机m2～m6中也相同)。但是，在涂装机器人10设置于防爆区域以外的场所的情况下，也可以不考虑上述的防爆对策。
42.另外，第1转动臂25的一端侧以能够转动的状态安装于旋转臂24。需要说明的是，使第1转动臂25相对于旋转轴部23相对旋转的电动机m2既可以收纳在旋转臂24的壳体内，也可以收纳在第1转动臂25的壳体内。
43.另外，第2转动臂26的一端侧借助轴部以摆动自如的状态安装于第1转动臂25的另一端侧。使该第2转动臂26相对于第1转动臂25相对旋转的电动机m3既可以收纳在第1转动臂25的壳体内，也可以收纳在第2转动臂26的壳体内。
44.在该第2转动臂26的另一端侧安装有腕关节部27。腕关节部27能够以多个(例如3个)不同方向的轴部为中心进行旋转运动。由此，能够高精度地控制喷嘴头单元50的方向。需要说明的是，轴部的数量只要是2个以上，可以是任意数量。
45.为了使该腕关节部27实现以各轴部为中心的旋转运动而设有电动机m4～m6。需要说明的是，电动机m4～m6收纳在第2转动臂26的壳体内，但也可以收纳在其他部位。
46.另外，在腕关节部27借助未图示的支架部安装有喷嘴头单元50。即，喷嘴头单元50借助支架部以拆装自如的方式设置于腕关节部27。
47.需要说明的是，上述的包括旋转轴部23、旋转臂24、第1转动臂25、第2转动臂26、腕关节部27、驱动这些部件的电动机m1～m6的涂装机器人10是能够6轴驱动的机器人。但是，涂装机器人10只要是4轴以上，则可以是以任意数量的轴驱动的机器人。
48.(1-3.喷嘴头单元)
49.接下来，说明喷嘴头单元50。借助卡夹部30在腕关节部27安装有喷嘴头单元50。如图3至图5所示，喷嘴头单元50具备头罩51，在该头罩51中内置有多种构成。需要说明的是，头罩51中内置的构成能够举出作为使涂料循环的路径的头侧循环路径(图示省略)、头控制部130等。
50.图3是示出正面观察喷嘴头单元50中的排出涂料的喷嘴排出面52的状态的图。如图3所示，在喷嘴排出面52设有多个喷嘴列55，在该喷嘴列55中，喷嘴54在相对于喷嘴头单元50的宽度方向(y方向；主扫描方向)倾斜的方向上相连。在本实施方式中，该喷嘴列55设有位于主扫描方向(y方向)的一侧(y2侧)的第1喷嘴列55a和位于主扫描方向(y方向)的另一侧的第2喷嘴列55b(y1侧)。
51.需要说明的是，在排出涂料的情况下，控制各喷嘴54的驱动时机，以使得从第2喷嘴列55b中的喷嘴54b排出的液滴落在第1喷嘴列55a中的相邻的喷嘴54a之间。由此，能够在涂装时提高点密度。
52.然而，如图3所示，在喷嘴排出面52存在单一的喷嘴头53。但是，也可以使喷嘴排出面52存在由多个喷嘴头53构成的头组。在该情况下，作为一例，如图4所示，能够举出使多个喷嘴头53对位并配置为锯齿状的构成，而头组中的喷嘴头53的配置也可以不是锯齿状。
53.图5是示出向各喷嘴54供给涂料的概略构成的图。图6是示出列方向供给流路58、喷嘴加压室59及列方向排出流路60附近的构成的剖视图。如图5及图6所示，喷嘴头53包括供给侧主流路57、列方向供给流路58、喷嘴加压室59、列方向排出流路60及排出侧主流路
61。供给侧主流路57是从后述的头侧循环路径的供给路66供给涂料的流路。另外，列方向供给流路58是使供给侧主流路57内的涂料分流的流路。
54.另外，喷嘴加压室59经由喷嘴供给流路59a与列方向供给流路58连接。由此，从列方向供给流路58向喷嘴加压室59供给涂料。该喷嘴加压室59对应于喷嘴54的数量设置，能够使用后述的驱动元件使内部的涂料从喷嘴54排出。
55.另外，喷嘴加压室59借助省略图示的喷嘴排出流路与与列方向排出流路60连接。因此，未从喷嘴54排出的涂料从喷嘴加压室59内经由喷嘴排出流路向列方向排出流路60排出。另外，列方向排出流路60与排出侧主流路61连接。排出侧主流路61是供从各列方向排出流路60排出的涂料合流的流路。该排出侧主流路61与头侧循环路径的返回路径67连接。
56.根据这样的构成，从头侧循环路径的供给路66供给的涂料经由供给侧主流路57、列方向供给流路58、喷嘴供给流路59a及喷嘴加压室59从喷嘴54排出。另外，未从喷嘴54排出的涂料从喷嘴加压室59经由喷嘴排出流路、列方向排出流路60及排出侧主流路61向头侧循环路径的返回路径67返回。
57.需要说明的是，在图5所示的构成中，对应于1条列方向供给流路58配置有1条列方向排出流路60。但也可以对应于1条列方向供给流路58配置多条(例如2条)列方向排出流路60。另外，也可以对应于多条列方向供给流路58配置1条列方向排出流路60。
58.另外，如图6所示，在喷嘴加压室59的顶面(与喷嘴54相反侧的面)配置有压电基板62。该压电基板62包括作为压电体的2张压电陶瓷层63a、63b以及公共电极64和独立电极65。压电陶瓷层63a、63b是通过从外部施加电压而能够伸缩的部件。作为这样的压电陶瓷层63a、63b，能够使用具有铁电性的锆钛酸铅(pzt)系、nanbo3系、batio3系、(bina)nbo3系、binanb5o15系等陶瓷材料。
59.另外，如图6所示，公共电极64配置在压电陶瓷层63a与压电陶瓷层63b之间。另外，在压电基板62的上表面形成有公共电极用的表面电极(未图示)。该公共电极64与公共电极用表面电极经由位于压电陶瓷层63a的未图示的贯通导体电连接。另外，独立电极65分别配置在与上述的喷嘴加压室59相对的部位。此外，压电陶瓷层63a中的被公共电极64和独立电极65夹入的部分在厚度方向上分极。因此，在对独立电极65施加电压时，压电陶瓷层63a由于压电效应而变形。因此，在将规定的驱动信号施加于独立电极65时，压电陶瓷层63b以使喷嘴加压室59的体积减少的方式相对变化，由此涂料被排出。
60.需要说明的是，在图6所示的构成中，公共电极64配置在喷嘴加压室59的顶面，但不限于这样的构成。例如，如图7所示，公共电极64也可以采用配置在喷嘴加压室59的侧面的构成，另外，只要能够将涂料54良好地从喷嘴排出，可以采用任意构成。
61.(1-4.喷嘴头单元的其他构成)
62.接下来，说明喷嘴头单元的其他构成。图8是示出其他喷嘴头单元的喷嘴排出面52的构成的俯视图。如图8所示，也可以使得多个喷嘴54沿着喷嘴头53的短边方向(宽度方向；y方向)排列来构成喷嘴列55。需要说明的是，在图8所示的构成中，多个喷嘴54沿着喷嘴头53的短边方向(宽度方向；y方向)排列而构成喷嘴列55，但也可以是仅1个(单一的)喷嘴54沿着喷嘴头53的短边方向(宽度方向；y方向)配置的构成。即，喷嘴列55也可以由1个喷嘴54构成。
63.另外，在使用图8所示的喷嘴头53对车辆200进行涂装的情况下，也可以以喷嘴头
53的长度方向(x方向)相对于喷嘴头53进行扫描的主扫描方向略微倾斜的状态执行涂装。例如，在图3所示的喷嘴头53的构成中，若喷嘴列55相对于主扫描方向倾斜角度α，则也可以使喷嘴头53的长度方向(x方向)相对于喷嘴头53的主扫描方向倾斜角度α。在像这样倾斜的情况下，仅对涂料从各喷嘴54排出的排出时机进行调整，就能够实现与图3所示的喷嘴头53同样的涂装。
64.(1-5.喷嘴头的安装构造及距离检测传感器)
65.接下来，说明喷嘴头53的安装构造70及距离测定机构80。图9是示出喷嘴头53的安装构造70的图，以喷嘴头53的长度方向(x方向)成为正面的状态进行图示。需要说明的是，安装构造70与喷嘴头53一并构成喷嘴头单元50。
66.安装构造70安装在上述机械臂r1的前端侧(腕关节部27的一侧)。如图9所示，该安装构造70具有由例如金属、树脂等形成的托架71。该托架71是以能够从喷嘴头53的各喷嘴54排出涂料的状态安装的部件。在托架71中的与喷嘴头53相比位于主扫描方向上的前方侧(后述的图10中y1侧)安装有距离检测传感器80。需要说明的是，在俯视观察托架71的情况下，其形状设为大致矩形状。另外，在图9所示的构成中，距离检测传感器80安装在托架71的前端部侧(x1侧的端部；图9的右侧的端部)。
67.该距离检测传感器80是用于计测安装构造70与车辆200的涂装部位之间的距离的传感器。在图9所示的构成中，托架71中的距离检测传感器80的安装位置预先测定，且距离检测传感器80与喷嘴排出面52之间的距离也预先测定。因此，能够基于由距离检测传感器80测定到的距离，计测喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离。
68.需要说明的是，在图9所示的构成中，距离检测传感器80能够举出根据激光的投受光方式测定距离的传感器，但也可以是使用红外线测定距离的传感器、使用超声波测定距离的传感器、能够拍摄车辆200的摄像头等激光的投受光方式以外的传感器。
69.另外，在图9所示的构成中，距离检测传感器80仅示出1个。即使像这样仅使用1个距离检测传感器80，也能够良好地计测喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离。需要说明的是，在像这样仅使用1个距离检测传感器80的情况下，能够使用计测当前距离的部位的与喷嘴头53的姿态相关的姿态数据(后述)。
70.但是，也可以构成为，使用未配置在同一直线上的3个以上的距离检测传感器80，由各距离检测传感器80测定喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离。在使用像这样未配置在同一直线上的3个以上的距离检测传感器80的情况下，能够针对车辆200的涂装部位测定实际的喷嘴头53的平面倾斜状况。
71.需要说明的是，在使用例如3个距离检测传感器80的情况下，能够按照图10所示的方式安装。图10是示出安装构造70的构成的俯视图。在图10中，托架71中的右上侧(从托架71的中心观察为x1侧且为y1侧)以外的安装部位安装其余2个距离检测传感器80。作为该距离检测传感器80的安装位置，例如，如图10所示，能够举出托架71中的左上侧(从托架71的中心观察为x1侧且为y2侧)、托架71中的右下侧(从托架71的中心观察为x2侧且为y2侧)等。但是，也可以将距离检测传感器80安装于除此以外的部位。
72.(1-6.涂装机器人的控制的构成)
73.接下来，基于图2说明本实施方式的涂装机器人10的控制机构。控制机构具有图像处理部100、臂控制部110、涂料供给控制部120、头控制部130及主控制部140。需要说明的
是，图像处理部100、臂控制部110、涂料供给控制部120、头控制部130及主控制部140由cpu、存储器(rom、ram、非挥发存储器等)、其他要素构成。另外，在存储器中存储有用于执行期望的控制的程序及数据。
74.其中的图像处理部100基于与车辆的涂装范围对应的cad数据创建三维模型(涂装用三维模型)。另外，图像处理部100基于由后述的臂控制部110形成的涂装路线(涂装路线pn)和上述的涂装用三维模型，形成与喷嘴头53沿着轨迹数据进行涂装对应的2维分割涂装数据。
75.需要说明的是，图像处理部100及臂控制部110与涂装用数据形成机构对应，也可以包含除此以外的部分(例如头控制部130、主控制部140等)的至少某一者并与涂装用数据形成机构对应。该图像处理部100形成控制喷嘴头53的各喷嘴54的驱动用的涂装用数据，该涂装用数据包括与对各喷嘴54的压电基板62施加的电压相关的信息等。
76.另外，臂控制部110为控制上述的电动机m1～m6的驱动的部分。该臂控制部110具备存储器111，在存储器111中存储有通过考虑了喷嘴头53中的能够涂装的涂装宽度的机器人示教创建的轨迹数据及与喷嘴头53的姿态相关的姿态数据。并且，在臂控制部110中，基于存储器111中存储的轨迹数据、姿态数据及图像处理部100中的图像处理来控制电动机m1～m6的驱动。通过该控制，从而喷嘴头53能够以期望的速度通过用于执行涂装的期望的位置或在规定的位置停止。需要说明的是，存储器111可以设置于涂装机器人10，也可以使存储器111位于涂装机器人10的外部，并能够经由有线或无线的通信手段与该存储器111进行信息收发。
77.另外，涂料供给控制部120是控制向喷嘴头53的涂料供给的部分，具体来说是控制涂料供给部40所具备的泵、阀等的动作。此时，优选涂料供给控制部120以恒压(作为恒压的一例为定量)向喷嘴头53供给涂料的方式控制上述的泵、阀的动作。
78.另外，头控制部130是基于图像处理部100中的图像处理来控制喷嘴头单元50内的压电基板62的动作的部分。该头控制部130在通过编码器等检测位置的机构(位置检测传感器150)到达轨迹数据中的规定的位置时，基于与该位置对应的分割涂装数据来控制涂料的排出。需要说明的是，在该情况下，以车辆的膜厚均匀的方式控制压电基板62的驱动频率，控制从喷嘴54排出的点数(液滴数)或控制对压电基板62施加的电压，以控制从喷嘴54排出的液滴的大小。
79.需要说明的是，头控制部130也可以基于与通过存储器111中存储的机器人示教创建的轨迹数据、与喷嘴头53的姿态相关的姿态数据来决定喷嘴头53中的、在实际执行涂装时排出涂料的喷嘴54在喷嘴头53的长度方向(x方向)上相连的宽度(涂装宽度)。另外，头控制部130也可以基于上述距离检测传感器80的距离的测定结果来决定涂装宽度。
80.另外，主控制部140是向上述臂控制部110、涂料供给控制部120及头控制部130发送规定的控制信号，以与上述的电动机m1～m6、涂料供给部40及压电基板62协同动作，对涂装对象物执行涂装的部分。
81.另外，为了通过臂控制部110的控制使得喷嘴头53的喷嘴排出面52维持与涂装面平行，机器人主体20连接有各种位置检测传感器150。该位置检测传感器150能够举出角速度传感器、加速度传感器、图像传感器、tof(time of flight：飞行时间)传感器等，也可以使用除此以外的传感器。
82.[2.涂装方法]
[0083]
接下来，说明使用上述的构成的涂装机器人10对车辆、车辆零部件等涂装对象物进行涂装的涂装方法。
[0084]
(2-1.使用涂装机器人10的涂装方法的概略)
[0085]
首先，基于图11说明涂装机器人10的涂装方法的概略。图11是示出使用本实施方式的涂装机器人10的涂装方法的概略处理流程的图。
[0086]
首先，涂装机器人10的图像处理部100基于车辆的cad数据来创建三维模型(涂装用三维模型)(步骤s10)。在该涂装用三维模型中，创建除了不进行涂装的部位以外的实际进行涂装的部位的立体的三维模型。
[0087]
接下来，为了对车辆200进行涂装，进行创建用于控制涂装机器人10的程序的机器人示教(步骤s20)。需要说明的是，在该机器人示教中，也可以基于上述涂装用三维模型进行一边以计算机(例如图2所示的图像处理部100也是其一例)进行3d显示一边进行离线示教。
[0088]
在上述步骤s20中的机器人示教的执行后，使用距离检测传感器80、位置检测传感器150检测在实际的涂装线中搬送来的车辆200的位置(步骤s30)。
[0089]
然后，在该车辆200的位置检测后，一边进行涂装机器人10的动作修正一边执行涂装(步骤s40)。在该修正中，在后述的涂装路线pn中存在多个预定通过点(通过位置)的情况下，使用距离检测传感器80、位置检测传感器150测定相对于该预定通过点的实际通过位置。然后，基于所测定的实际通过位置来修正机器人主体20的动作，从而提高的实际的通过位置相对于接下来的预定通过点的精度。即，进行机器人主体20的动作修正，以使得通过位置的位置偏移量变小。像这样，在进行修正以提高通过位置的精度的同时从喷嘴头53的喷嘴54排出涂料，执行针对车辆200的涂装。需要说明的是，在步骤s40中，不仅对通过位置的精度进行修正，也可以对通过速度进行修正。
[0090]
需要说明的是，在检测到下一车辆200到来的情况下，重复进行上述步骤s10～s40的动作。
[0091]
(2-2.机器人示教的详细)
[0092]
接下来，基于图12说明上述步骤s20中的机器人示教的详细。图12是示出机器人示教的概略处理流程的图。需要说明的是，通过执行该图12所示的机器人示教，从而创建后述的轨迹数据及姿态数据，并决定各涂装路线pn的涂料排出范围l1。
[0093]
首先，选定涂装路线pn的候补(步骤s21)。在此，涂装路线pn的“n”与涂装路线的创建顺序对应，在初始涂装路线的情况下为涂装路线p1。此时，以避开与车辆200碰撞且喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离在规定范围内(阈值以内)的方式，在程序中创建涂装路线pn。
[0094]
在该情况下，例如初始涂装路线p1能够从车辆200的涂装面适当且自由选定。在该初始涂装路线p1中，优选针对车辆200以成为能够在维持涂装品质的同时缩短涂装时间的涂装路径的方式选定初始涂装路线p1。需要说明的是，在该步骤s21中，既可以基于实际的车辆200选定涂装路线pn的候补，也可以基于上述的涂装用三维模型来选定涂装路线pn。在以下的说明中，车辆200采用包含涂装用三维模型的例子来说明。
[0095]
另外，用于使上述距离成为规定范围内的基准位置能够自由选定。例如，在车辆
200的宽度方向的一端侧为初始涂装路线p1的情况下，能够将初始涂装路线p1的涂料排出范围l1(后述)的中央设为基准位置，以使得其宽度方向的一端侧也无涂装遗漏地良好涂装。并且，通过设定该基准位置为上述规定范围内的下限，从而能够增大涂料排出范围l1。其理由在于，在例如涂装凸状的曲面的情况下，若远离基准位置，则车辆200与喷嘴排出面52的间隔增大。因此，优选以涂料排出范围l1的中央为基准位置。
[0096]
需要说明的是，上述涂料排出范围l1的中央也可以不是严格意义上的位置中央。例如，在车辆200的涂装部位的曲率中途变化而非圆弧状的曲面的情况下，也可以使该涂料排出范围l1的中央从位置的中央稍稍偏离。
[0097]
在此，在创建了涂装路线pn的情况下，接下来创建规定数据(步骤s22)。在此，规定数据如下。即，作为规定数据，包括涂装开始位置或涂装路线pn中的多个预定通过点、各预定通过点处的喷嘴头53的姿态数据。另外，作为规定数据，包括各预定通过点处的速度数据，针对各预定通过点实际以距离检测传感器80、位置检测传感器150测定实际的通过位置时容许的位置精度。此外，作为规定数据，包括将喷嘴头单元50设为1个工具时与工具的大小相关的数据。在此，作为与工具的大小相关的数据，能够举出从喷嘴头单元50安装于腕关节部27的情况下的腕关节部27的基准点到喷嘴头53的中央的位置。需要说明的是，与喷嘴头单元50的大小相关的数据也可以是在上述基准点或喷嘴头53的中央以外的部位计测到的数据。
[0098]
另外，姿态数据如下。即，在涂装路线pn的各预定通过点处，车辆200的涂装部位的曲面的曲率通常不同。因此，在机器人示教中，创建喷嘴头53在各预定通过点处成为期望的倾斜角度的姿态数据。由此，机器人主体20能够一边控制姿态一边使喷嘴头53行进，以能够适当确保涂料排出范围l1。
[0099]
接下来，基于上述涂装路线pn及包含姿态数据的规定数据，在喷嘴头53的长度方向(x方向)上规定排出涂料的范围(涂料排出范围l1)(步骤s23)。在该涂料排出范围l1的规定中，基于从涂装路线pn的基准位置到车辆200的距离及包含具有绕各轴的倾斜角度的姿态数据的规定数据，计算喷嘴头53的长度方向(x方向)上的各位置与车辆200之间的距离。根据该计算的结果，将上述的喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离成为规定范围内(阈值以内)的范围规定为上述的涂料排出范围l1。
[0100]
图13是示出喷嘴头53的涂料排出范围l1的示意图的概略图。
[0101]
图14是示出喷嘴头53一边沿着主扫描方向移动一边进行涂装的示意图的图。在此，在图14中，md是指主扫描方向，剖面线部分示出通过喷嘴头53沿着主扫描方向md移动来进行涂装的示意图。需要说明的是，在图14中，由于该剖面线部位与涂装路线pn中的初始涂装路线p1对应，因此标注附图标记p1。另外，在图14中，同时以双点划线示出下一涂装路线p2。需要说明的是，在图13及图14中，设想对车辆200的车顶进行涂装的情况并进行图示。
[0102]
如图13及图14所示，在涂料排出范围l1的规定中，在例如车辆200的车顶的一端侧(图13及图14的x1侧)的部位进行涂装的情况下，将涂料排出范围l1中的与偏向车顶中央的另一端侧(x2侧)的部位对应的喷嘴54确定为最另一端侧(x2侧)的喷嘴54。即，为了防止由与图14中的下一涂装路线p2重合的部分(重叠部分)偏移引起的涂装遗漏，在初始涂装路线p1中确定涂料排出范围l1的另一端侧的喷嘴54。由此，下一涂装路线p2以后的重叠部分的形成处理变得容易。
[0103]
另一方面，根据例如车辆200的车顶的一端侧(x1侧)的形状，涂料排出范围l1内的喷嘴54在喷嘴头53的长度方向(x方向)的一端侧(x1侧)变化。像这样，在例如对车辆200的车顶的一端侧(x1侧)进行涂装的情况下，在喷嘴头53的长度方向(x方向)上，涂料排出范围l1的另一端侧的喷嘴54确定，而涂料排出范围l1的一端侧(x1侧)的喷嘴54对应于车顶的一端侧(x1侧)的形状变化。
[0104]
与此相对，在例如车辆200的车顶的一端侧(x1侧)的形状为较单调的形状的情况下，不仅能够确定上述涂料排出范围l1内的最另一端侧(x2侧)的喷嘴54，而且能够确定该涂料排出范围l1内的最一端侧(x1侧)的喷嘴54。需要说明的是，这样的涂料排出范围l1内的一端侧(x1侧)和/或另一端侧(x2侧)的喷嘴54的确定在车辆200的车顶以外的部位也能够同样地进行。
[0105]
需要说明的是，图15是示出在例如车辆200的柱这样的窄幅部位而非图14所示的大面积车顶创建涂装路线pn(初始涂装路线p1、下一涂装路线p2等)的示意图的图。像这样，由于在窄幅部位处曲率增大等，喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离在规定范围内(阈值以内)的部位的宽度变窄，因此涂装路线pn的宽度变窄。
[0106]
接下来，针对预定的涂装范围内，根据在上述步骤s23中规定的涂料排出范围l1判定是否存在未涂装的部位(涂装遗漏)(步骤s24)。即，由于若在以涂装路线pn初始预定的涂装范围内存在涂装遗漏则需要重新设定涂装路线pn，因此进行是否存在这种涂装遗漏的检查。在该步骤s24的判断中，在预定的涂装范围内存在基于涂料排出范围l1未涂装的部位的情况(否的情况)下，由于需要重新设定涂装路线pn，因此新选定扫描路径(涂装路线pn)的候补(步骤s25)。
[0107]
需要说明的是，在上述步骤s24中，在预定的涂装范围内不存在基于规定的涂料排出范围l1未涂装的部位(涂装遗漏)的情况(是的情况)下，决定涂装路线pn(步骤s26)。
[0108]
然后，判定是否存在下一涂装路线pn 1(步骤s27)。在该判定中判定为存在下一涂装路线pn 1的情况下，返回上述步骤s21。另一方面，在判定为不存在下一涂装路线pn 1的情况下，结束机器人示教。即，涂装路线pn以后的涂装路线pn 1经由与上述相同的步骤来决定。需要说明的是，就步骤s23中的涂料排出范围l1的决定而言，以针对前一涂装路线pn-1形成重合的(重叠的)区域的方式决定涂装路线pn。
[0109]
另外，在涂装路线p2以后，在到达最终涂装路线pnend的前一涂装路线pnend-1之前，确定涂料排出范围l1中的最另一端侧的喷嘴54，并确定涂料排出范围l1中的最一端侧的喷嘴54。因此，从涂装路线p2到涂装路线pnend-1，形成与该涂料排出范围l1的两端侧重合的部分(重叠的部分)。
[0110]
另外，在最终涂装路线pnend中，确定涂料排出范围l1中的最一端侧的喷嘴54，而涂料排出范围l1中的最另一端侧的喷嘴54既可以存在对应于车辆200的端部形状确定的情况(较单调的形状的情况)，也可以存在不确定而对应于端部形状变化的情况。
[0111]
[3.效果]
[0112]
以上构成的涂装机器人10包括：喷嘴头53，其沿着规定的方向(x方向)排列有多个喷嘴；机械臂r1，其能够将喷嘴头53安装于前端部，并使所安装的喷嘴头53移动；臂控制部110，其控制机械臂r1的动作；头控制部130，其控制喷嘴头53的驱动；距离测定机构(距离检测传感器80)，其测定车辆200(包含车辆零部件)的涂装部位与喷嘴头53的喷嘴排出面52之
间的距离；以及图像处理部100，其基于待涂装的车辆200或车辆零部件的涂装范围，形成作为三维模型的涂装用三维模型。并且，在以臂控制部110控制机械臂r1的动作的状态下，头控制部130基于在涂装用三维模型中的涂装部位与针对该涂装用三维模型的假想的喷嘴头53之间计测到的距离或由距离检测传感器80(距离测定机构)计测到的距离，进行从距离为规定范围内的喷嘴54排出涂料控制，并进行不从超出规定范围的喷嘴54排出涂料的控制。
[0113]
在像这样构成的情况下，即使在车辆200的涂装部位存在曲率大的部位，也能够适当地执行涂装以提高涂装品质。另外，能够通过使涂装部位与喷嘴头53之间的距离增大来减少涂料的微小液滴飞溅。由此能够减少涂料浪费。
[0114]
另外，在本实施方式中，喷嘴头53安装于安装构造70，安装构造70安装在机械臂r1的前端侧，并且，距离检测传感器80(距离测定机构)相对于安装构造70安装在喷嘴头53涂装时的主扫描方向的一侧。
[0115]
因此，在使用喷嘴头53的涂装时，能够利用距离检测传感器80(距离测定机构)测定与实际的车辆200之间的距离。另外，通过在喷嘴头53的扫描方向的前方侧利用距离检测传感器80(距离测定机构)测定与实际的车辆200之间的距离，从而能够防止在距离变宽的状态下从喷嘴54排出涂料。
[0116]
另外，在本实施方式中，臂控制部110及头控制部130执行基于机器人示教的控制，并且，在机器人示教中，臂控制部110基于涂装用三维模型中的涂装部位或车辆200中的涂装部位来创建作为涂装时的扫描路径的涂装路线pn，并且，在机器人示教中，臂控制部110在涂装路线pn中创建用于使得喷嘴头53在其涂装路线pn的各位置处成为规定的倾斜角度的姿态数据，在机器人示教中，头控制部130基于涂装路线pn及姿态数据，在喷嘴头53的长度方向(x方向)上规定作为排出涂料的范围的涂料排出范围l1。
[0117]
像这样，由臂控制部110创建涂装路线pn，由头控制130创建姿态数据，并由头控制部130基于该涂装路线pn及姿态数据规定涂料排出范围l1，从而能够将喷嘴头53中的喷嘴54的驱动范围设为适当的范围。即，能够使喷嘴排出面52与车辆200的涂装部位之间的距离成为规定范围内(阈值以内)的范围的喷嘴54驱动以排出涂料，另一方面，能够使该既定范围以外的喷嘴54不驱动而不排出涂料。由此，在车辆200的涂装部位存在曲率大的部位而上述距离超过阈值的情况下，使喷嘴54不驱动而不排出涂料，从而能够提高涂装品质。另外，在超过上述距离的情况下使喷嘴54不驱动而不排出涂料，从而能够减少涂料的微小液滴飞溅。由此能够减少涂料浪费。
[0118]
另外，在本实施方式中，在机器人示教的执行后向车辆200涂装时，臂控制部110基于由检测车辆200的位置的位置检测传感器150和距离检测传感器80(距离测定机构)进行的车辆200的检测来控制机械臂r1，并对在机器人示教中创建的涂装路线pn、姿态数据及涂料排出范围l1中的至少一者进行修正。
[0119]
因此，能够在涂装时一边使涂装机器人10(机器人主体20)动作，一边使用上述位置检测传感器150和距离检测传感器80(距离测定机构)检测车辆200的位置、倾斜状况。并且，通过基于其检测结果对在机器人示教中创建的涂装路线pn、姿态数据及涂料排出范围l1中的至少一者进行修正，从而能够进一步提高针对车辆200的涂装品质。
[0120]
[4.变形例]
[0121]
以上对本发明的一实施方式进行了说明，本发明除了上述实施方式以外能够进行
多种变形。
[0122]
在上述实施方式中，在事先的机器人示教中决定涂装路线pn、创建姿态数据，并决定涂料排出范围l1。但是，涂料排出范围l1也可以对应于距离检测传感器80的检测结果适当变更。在该情况下，也可以根据需要每次计算涂装路线pn、姿态数据。
[0123]
另外，在对某个车辆200进行涂装时，在进行步骤s40的涂装机器人10(机器人主体)20的动作修正的情况下，当重复进行相同的修正时，与其修正相同的修正特性(偏好)在以后的车辆中也存在，因此也可以一并对涂装路线pn、姿态数据及涂料排出范围l1中至少一者进行修正。
[0124]
另外，在上述实施方式中，喷嘴头53沿着长度方向(x方向)排列有多个喷嘴54，短边方向(y方向)与喷嘴头53的主扫描方向对应。但是，喷嘴头53也可以沿着短边方向排列有多个喷嘴54，且长度方向与主扫描方向对应。在该情况下，也可以在短边方向上进行不从超出规定范围的喷嘴54排出涂料的控制。
[0125]
另外，在上述实施方式中，说明了距离检测传感器80设有1个或3个以上的情况。但是，距离检测传感器80也可以设有2个。在该情况下，优选在喷嘴头53的长度方向的两端分别安装距离检测传感器80。这样就能够测定喷嘴头53的长度方向上的倾角，能够进行基于所测定的倾角的控制。
[0126]
另外，在上述实施方式中，涂装机器人10对车辆200或车辆零部件进行涂装。但是，涂装机器人10也可以对车辆200以外或车辆零部件以外的涂装对象物进行涂装。
[0127]
另外，在上述实施方式中，作为沿着规定的方向排列有多个喷嘴54的情况，对喷嘴54沿着长度方向(x方向)排列的情况进行了说明。但是，规定的方向为多个喷嘴54排列的方向即可，可以是任意方向。例如，在观察图3中大致呈矩形的喷嘴54的集合部分的情况下，既可以将其对角方向设为规定的方向，也可以将其他方向设为规定的方向。另外，在俯视观察喷嘴54的集合部分时其集合部分为圆状的情况下，既可以将该圆状的径向设为规定的方向，也可以将其他方向设为规定的方向。即，在喷嘴54的集合部分可以将任意方向设为规定的方向，只要是多个喷嘴54排列的方向即可。
[0128]
附图标记的说明
[0129]
10
…
涂装机器人、20
…
机器人主体、21
…
基座、22
…
腿部、23
…
旋转轴部、24
…
旋转臂、25
…
第1转动臂、26
…
第2转动臂、27
…
腕关节部、30
…
卡夹部、40
…
涂料供给部、50
…
喷嘴头单元、51
…
头罩、52
…
喷嘴排出面、53
…
喷嘴头、53b
…
喷嘴、54
…
喷嘴、54a
…
喷嘴、54a11
…
喷嘴、54a12
…
喷嘴、54a13
…
喷嘴、54b
…
喷嘴、54b11
…
喷嘴、54b12
…
喷嘴、55
…
喷嘴列、55a
…
第1喷嘴列、55a1
…
第1喷嘴列、55b
…
第2喷嘴列、55b1
…
第2喷嘴列、57
…
供给侧主流路、58
…
列方向供给流路、59
…
喷嘴加压室、59a
…
喷嘴供给流路、60
…
列方向排出流路、61
…
排出侧主流路、62
…
压电基板、63a
…
压电陶瓷层、63b
…
压电陶瓷层、64
…
公共电极、65
…
独立电极、66
…
供给路、67
…
返回路径、80
…
距离检测传感器(与距离测定机构对应)、100
…
图像处理部(与涂装用数据形成机构的一部分对应)、110
…
臂控制部(与涂装用数据形成机构的一部分对应)、111
…
存储器、120
…
涂料供给控制部、130
…
头控制部、140
…
主控制部、150
…
位置检测传感器、200
…
车辆、201
…
层差、d3
…
分割涂装数据、l1
…
涂装宽度、l2
…
部分、m1
…
电动机、m2
…
电动机、m3
…
电动机、m4
…
电动机、m5
…
电动机、m6
…
电动机、p1
…
基准部位、pl
…
投影直线、s
…
主扫描方向(短边方向)、t
…
长度方向。