涂装装置、涂装方法及程序与流程

1.本发明涉及涂装装置、涂装方法及程序。


背景技术：

2.以往，在与汽车涂装相关的技术中，已知有通过利用喷墨喷嘴以多个道次进行涂装来对大范围进行涂装的技术(例如参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-175077号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.但是，根据使喷墨喷嘴移动的机器人的轨迹精度、被涂装件的位置精度，有时在相邻的道次间涂装范围重复或分离。由于汽车涂装所使用的涂料为高粘度，因此在相邻的道次间涂布后的涂料难以融合。因此，当在相邻的道次间涂装范围重复或分离时，存在产生条纹等涂装品质降低这样的问题。
8.本发明的目的在于抑制相邻的道次间的涂装品质的降低。
9.用于解决课题的技术方案
10.为了解决上述课题并实现目的，本发明所涉及的涂装装置具备喷出部、移动部和控制部。所述喷出部具有多个喷嘴排列而成的喷嘴列，并从所述多个喷嘴的每一个喷出涂料。所述移动部沿着与所述喷嘴列大致正交的多个道次移动所述喷出部相对于被涂装面的位置。所述控制部基于涂装信息，决定在所述多个道次中的相邻的两个道次之间重复地喷出所述涂料的叠涂部的宽度，并以来自与所述叠涂部对应的所述喷嘴列的端部的各喷嘴的喷出量比来自所述喷嘴列的其他各喷嘴的喷出量小的方式决定来自所述多个喷嘴的每一个的喷出量。
11.发明效果
12.根据本发明，能够抑制相邻的道次间的涂装品质的降低。
附图说明
13.图1是表示实施方式所涉及的涂装装置的结构的一例的框图。
14.图2是表示实施方式所涉及的喷嘴头的外观的概略的示意图。
15.图3是表示实施方式所涉及的喷嘴头的结构的一例的剖视图。
16.图4是表示实施方式所涉及的涂装装置的功能结构的一例的框图。
17.图5是用于对实施方式所涉及的涂装图案和叠涂部进行说明的图。
18.图6是用于对实施方式所涉及的来自各喷嘴的喷出量的决定进行说明的图。
19.图7是表示在实施方式所涉及的涂装装置执行的处理的一例的流程图。
20.图8是用于对实施方式所涉及的叠涂部处的涂料的涂敷进行说明的图。
具体实施方式
21.以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式所涉及的涂装装置、涂装方法及程序。
22.图1是表示实施方式所涉及的涂装装置1的结构的一例的框图。图1所例示的涂装装置1是对例如汽车等的大范围的被涂装面实施带状膜厚图案叠涂涂装的装置。带状膜厚图案叠涂涂装是通过在多个道次中涂敷带状的图案而实施的、例如液柱涂装等高涂敷率的无尘涂装的一例。
23.如图1所示，涂装装置1具有处理器11、存储器12、通信i/f13、输入输出i/f14、机械臂15及喷嘴头16。处理器11、存储器12、通信i/f13和输入输出i/f14经由总线等以能够相互通信的方式连接。
24.处理器11控制涂装装置1的整体的动作。处理器11将存储在存储器12的rom等中的控制程序121加载到存储器12的ram，并通过执行所加载的控制程序121，由此控制涂装装置1的动作。作为处理器11，例如利用cpu(central processing unit：中央处理单元)，但也可以利用gpu(graphics processing unit：图形处理单元)、asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)等其他处理器。
25.存储器12是具有ram(random access memory：随机存取存储器)和rom(read only memory：只读存储器)的涂装装置1的存储区域。ram作为工作存储器来利用，是在处理器11执行运算处理时存储数据的易失性存储器。ram暂时存储从涂装装置1的外部输入的涂装信息。rom是存储处理器11所执行的控制程序121等各程序、参数等数据的非易失性存储器。
26.另外，存储器12也可以具有hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)、ssd(solid state drive：固态驱动器)、闪存等其他非易失性存储器。在该情况下，控制程序121等各程序、涂装信息等数据也可以存储于其他非易失性存储器。
27.通信i/f13是与涂装装置1的外部之间进行通信的通信电路。从涂装装置1的外部向通信i/f13输入涂装信息。另外，通信i/f13可以是无线通信用的通信电路，也可以是有线通信用的通信电路。
28.涂装信息包含被涂装面的涂装所需的各种信息。作为一例，涂装信息包含与被涂装面的形状、涂装范围、在被涂装面上形成的涂膜的膜厚相关的信息。另外，涂装信息可以从能够经由输入输出i/f14连接的hdd、sdd、闪存等外部存储器取得，也可以从键盘等输入装置取得。
29.输入输出i/f14是与机械臂15和喷嘴头16分别连接的接口电路。输入输出i/f14将来自处理器11的控制信号分别提供给机械臂15和喷嘴头16。
30.机械臂15沿着所设定的多个道次移动喷嘴头16相对于被涂装面的位置。所谓道次，是喷嘴头16相对于被涂装面的位置的轨迹。机械臂15构成为能够移动喷嘴头16和被涂装物中的至少一方。在此，机械臂15是移动部的一例。
31.以下，以通过利用机械臂15使喷嘴头16移动来使喷嘴头16相对于被涂装面的位置移动的情况为例继续进行说明。
32.喷嘴头16设置于机械臂15的前端。图2是表示实施方式所涉及的喷嘴头16的外观的概略的示意图。如图2所示，喷嘴头16的主体例如为大致矩形形状，但也可以具有其他形状。另外，在喷嘴头16的主体的下端侧设置有多个喷嘴16a排列而成的喷嘴列16b。从多个喷嘴16a的每一个喷出涂料。作为一例，各喷嘴列16b的多个喷嘴16a排列成直线状。另外，图2例示了五列喷嘴列16b，但并不限于此。喷嘴列16b可以是一～四列，也可以是六列以上的多个列。作为一例，各喷嘴列16b在喷嘴头16的宽度方向上配置于互不相同的位置。因此，通过按每个喷嘴列16b在不同的定时喷出涂料，能够以比使用一列喷嘴列16b喷出的情况高的分辨率(精度)使涂料涂敷在被涂装面上。
33.图3是表示实施方式所涉及的喷嘴头16的结构的一例的剖视图。图3例示了任意喷嘴列16b的一部分。如图3所示，喷嘴头16具有基部161、压电振动板163及电极165。在基部161设置有喷嘴孔162。基部161和压电振动板163形成腔室164。腔室164贮存涂料。喷嘴孔162将腔室164与喷嘴头16的外部连通。在压电振动板163的与各腔室164对应的位置分别设置有电极165。各电极165根据来自处理器11的控制信号，向各位置的压电振动板163施加电压。被施加了电压的各位置的压电振动板163分别振动。各腔室164的内部根据压电振动板163的振动而被加压或减压。在各腔室164的内部被减压时，涂料被供给到各腔室164的内部。在各腔室164的内部被加压时，贮存在各腔室164的内部的涂料从与各腔室164连通的喷嘴孔162喷出。
34.这样，喷嘴头16能够根据来自处理器11的控制信号，从多个喷嘴16a的每一个单独地喷出涂料。即，喷嘴头16具有多个喷嘴16a排列而成的喷嘴列16b，并从多个喷嘴16a的每一个喷出涂料。在此，喷嘴头16是喷出部的一例。
35.另外，在本实施方式中，例示了使用压电振动板163的压电方式的喷墨头(喷嘴头16)来进行说明，但并不限于此。作为喷嘴头16，也可以根据涂料的种类等而利用对各腔室164的内部进行加热而喷出涂料的热方式的喷墨头。
36.图4是表示实施方式所涉及的涂装装置1的功能结构的一例的框图。处理器11通过执行加载到ram中的控制程序121(涂装程序)，实现作为道次设定部101、膜厚图案决定部102及喷出控制部103的功能。在此，道次设定部101和膜厚图案决定部102是控制部的一例。
37.图5是用于对实施方式所涉及的涂装图案和叠涂部a进行说明的图。图5例示在一道次的带状的涂装图案与二道次的带状的涂装图案之间产生的叠涂部a。如图5所示，叠涂部a设置于各道次的至少一个端部，是在多个道次中的相邻的两个道次之间重复地喷出涂料的区域。
38.道次设定部101基于由膜厚图案决定部102决定的叠涂部a的宽度w、涂装信息、基于喷嘴头16的每一道次的涂装宽度等，设定用于向被涂装面喷出涂料的多个道次。
39.膜厚图案决定部102基于涂装信息来决定叠涂部a的宽度w。如后所述，膜厚图案决定部102也可以表现为基于与被涂装面上的涂料的流动性相关的信息(涂装信息)来决定叠涂部a的宽度w(叠涂宽度)。换言之，实施方式所涉及的涂装装置1是能够按照例如基于膜厚、粘性、产品(被涂装面)的曲率条件的涂料的涂敷后的流动性来任意地设定最佳的叠涂宽度的装置。或者，实施方式所涉及的涂装装置1是以能够按照例如基于膜厚、粘性、产品(被涂装面)的曲率条件的涂料的涂敷后的流动性而任意地设定的最佳的叠涂宽度来进行涂装的装置。
40.膜厚图案决定部102考虑相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点与抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点的兼顾(平衡)来决定叠涂部a的宽度w。这是因为，在涂料的涂敷后的流动性大时，相邻的道次间的涂料容易融合，另一方面，在相邻的道次间的涂膜的端部处容易发生涂料的下垂。
41.作为一例，膜厚图案决定部102基于在被涂装面上形成的涂膜的膜厚，即，使涂料涂敷在被涂装面上的膜厚，来决定叠涂部的宽度w。具体而言，膜厚图案决定部102从相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点出发，减小叠涂部a的宽度w。另一方面，膜厚图案决定部102从抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点出发，膜厚越大则使叠涂部a的宽度w越大。这些是基于膜厚越大，则在以带状喷出到被涂装面的涂料的端部处涂料的下垂越大。
42.作为另一例，膜厚图案决定部102基于被涂装面的形状来决定叠涂部的宽度w。具体而言，膜厚图案决定部102从相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点出发，被涂装面的曲率越大则使叠涂部a的宽度w越小。另外，膜厚图案决定部102从相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点出发，被涂装面的法线方向与重力方向的偏离(被涂装面的倾斜)越大则使叠涂部a的宽度w越小。另一方面，膜厚图案决定部102从抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点出发，被涂装面的曲率越大则使叠涂部a的宽度w越大。另外，膜厚图案决定部102从抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点出发，被涂装面的倾斜越大则使叠涂部a的宽度w越大。这些是基于被涂装面的曲率或倾斜越大，则在以带状喷出到被涂装面的涂料的端部处涂料的下垂越大。
43.作为另一例，膜厚图案决定部102基于在被涂装面上的涂料的粘性来决定叠涂部的宽度w。具体而言，膜厚图案决定部102从相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点出发，粘性越大则使叠涂部a的宽度w越大。另一方面，膜厚图案决定部102从抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点出发，粘性越大则使叠涂部a的宽度w越小。这些是基于涂料的粘性越大，则涂料的流动性越小，因此在相邻的道次间所涂布的涂料难以流动，相邻的道次间的涂膜难以融合。在此，涂料的粘度越大，则在被涂装面上的涂料的粘性越大。因此，膜厚图案决定部102从相邻的道次间的涂料的融合容易度的观点出发，涂料的粘度越大则使叠涂部a的宽度w越大。另一方面，膜厚图案决定部102从抑制涂膜的端部处的涂料的下垂的观点出发，涂料的粘度越大则使叠涂部a的宽度w越小。另外，在被涂装面上的涂料的粘性不限于根据涂敷的涂料的粘度而变化，可以根据预先涂布在被涂装面上的涂膜(基底)的种类、被涂装面的粗糙度等表面性状而变化。因此，涂装信息包含与涂料的粘度、在涂装时间点的被涂装面的状态相关的信息。
44.另外，膜厚图案决定部102针对每个道次决定来自喷嘴列16b的多个喷嘴16a的每一个的喷出量。图6是用于对实施方式所涉及的来自各喷嘴16a的喷出量的决定进行说明的图。图6例示与图5的一道次的涂装图案c相关的膜厚图案b和用于在被涂装面上形成具有膜厚图案b的涂膜的图像数据i。如图6所示，各道次的膜厚图案b为大致梯形形状，在叠涂部a具有倾斜部。倾斜部的膜厚从各道次的中央部朝向端部逐渐减小。另外，来自作为喷墨头的喷嘴头16的喷出量的分布与图像数据i的浓度分布(渐变)对应。因此，图像数据i所表示的浓度根据膜厚图案b的膜厚分布，从各道次的中央部朝向端部逐渐变小。在图像数据i中浓度小意味着来自对应的位置的喷嘴16a的喷出量小。
45.这样，膜厚图案决定部102使来自与叠涂部a对应的喷嘴列16b的各喷嘴16a的喷出
量比来自喷嘴列16b的其他各喷嘴16a的喷出量小。作为一例，来自与叠涂部a对应的各喷嘴16a的喷出量随着接近相邻的道次而逐渐减少。在此，喷嘴列16b中的与叠涂部a对应的喷嘴16a的数量对应于宽度w。
46.另外，图5为了简单而例示两个道次，但道次的数量也可以是三个以上的多个。因此，膜厚图案决定部102根据有无相邻的道次来设定叠涂部a。换言之，膜厚图案决定部102根据有无相邻的道次来决定膜厚图案b。在相邻的道次存在于两侧的情况下，叠涂部a设置于涂装图案c的两侧的端部。另一方面，在相邻的道次仅存在于单侧的情况下，叠涂部a仅设置于涂装图案c的相反侧的端部。当然，也可能存在在一个道次的一部分中在两侧设置叠涂部a，在另一部分中在单侧设置叠涂部a的情况。另外，一道次和二道次的方向也可以是相反方向。在该情况下，膜厚图案决定部102根据道次的方向而决定来自各喷嘴16a的喷出量。
47.另外，在图3所例示的结构中，来自各喷嘴16a的喷出量由来自各喷嘴16a的每单位时间的喷出次数规定。在该情况下，膜厚图案决定部102可以表现为决定来自各喷嘴16a的每单位时间的喷出次数。
48.另外，倾斜部处的膜厚与距涂装图案c的端部的位置之间的关系例如可以预先设定并存储于存储器12等，也可以根据被涂装面上的涂料的流动性而由膜厚图案决定部102决定。在此，倾斜部处的膜厚与距涂装图案c的端部的位置之间的关系可以是线性的，也可以是非线性的。另外，倾斜部处的膜厚不限于逐渐变化的情况，也可以具有阶梯状的分布。
49.喷出控制部103通过控制机械臂15的位置，从而以喷嘴列16b与各道次大致正交的方式，沿着多个道次的每一个移动喷嘴头16。另外，喷出控制部103一边使喷嘴头16移动，一边基于各道次的图像数据i来单独地控制来自各喷嘴16a的喷出量。
50.另外，实施方式所涉及的涂装装置1也可以作为具有实现道次设定部101和膜厚图案决定部102的涂装图案决定装置(涂装计划装置)和实现喷出控制部103的涂装装置的涂装系统来构成。在此，也可以不设置实现喷出控制部103的涂装装置。即，实施方式所涉及的技术也可以作为能够按照例如基于膜厚、粘性、产品(被涂装面)的曲率条件的涂料的涂敷后的流动性来任意地设定最佳的叠涂宽度的涂装图案决定装置(涂装计划装置)来实现。
51.在此，参照附图对在实施方式所涉及的涂装装置1执行的处理进行说明。图7是表示在实施方式所涉及的涂装装置1执行的处理的一例的流程图。
52.膜厚图案决定部102基于涂装信息来决定叠涂部a的宽度w(s101)。道次设定部101基于由膜厚图案决定部102决定的叠涂部的宽度w来设定多个道次(s102)。换言之，道次设定部101以在多个道次中的相邻的两个道次之间产生重复地喷出涂料的叠涂部a的方式设定多个道次。膜厚图案决定部102针对由道次设定部101设定的多个道次的每一个，决定膜厚图案b(s103)。图8是用于对实施方式所涉及的叠涂部a处的涂料的涂敷进行说明的图。图8的上层例示与图5的d-d’对应的各道次的膜厚图案b。如图8的上层所示，膜厚图案决定部102以叠涂部a的膜厚逐渐变薄的方式决定各道次的膜厚图案b。即，膜厚图案决定部102以来自与叠涂部a对应的喷嘴列16b的端部的各喷嘴16a的喷出量比来自喷嘴列16b的其他各喷嘴16a的喷出量小的方式针对每个道次决定来自多个喷嘴16a的每一个的喷出量。
53.喷出控制部103一边沿着由道次设定部101决定的多个道次的每一个移动喷嘴头16，一边以由膜厚图案决定部102决定的各膜厚图案b喷出涂料(s104)。即，喷出控制部103以被决定成叠涂部a的膜厚逐渐变薄的各膜厚图案b，叠涂相邻的两个道次。图8的下层示意
性地例示图5的d-d’处的涂膜的截面。在以具有倾斜部的膜厚图案b叠涂两个道次的情况下，在叠涂部a处被涂布的每个道次的膜厚小。因此，以具有倾斜部的膜厚图案b被叠涂的涂布后的涂料与未设置有倾斜部的情况相比，如图8的下层所示，处于在叠涂部a处流动(flow)而容易融合的状态。
54.另外，例如也可以针对每个道次反复进行膜厚图案b的决定(s103)和喷出(s104)。
55.如以上所说明的那样，在本实施方式中，基于涂装信息，决定在多个道次中的相邻的两个道次之间重复地喷出涂料的叠涂部a的宽度w，并以来自与叠涂部a对应的喷嘴列16b的端部的各喷嘴16a的喷出量比来自喷嘴列16b的其他各喷嘴16a的喷出量小的方式决定来自多个喷嘴16a的每一个的喷出量。
56.即，在本实施方式中，通过利用喷墨的特性单独地控制多个喷嘴16a的每一个，从而以被决定成叠涂部a的膜厚逐渐变薄的各膜厚图案b叠涂相邻的两个道次。根据以上的本实施方式的结构，即使在使用汽车涂装用的涂料那样的粘度高的涂料的情况下，也能够在相邻的道次间使涂布后的涂料流动(flow)而容易融合。另外，还能够抑制相邻道次间的涂膜的端部处的涂料的下垂的发生。因此，根据本实施方式，即使喷嘴头16相对于被涂装面的位置精度(轨迹精度)是比所要求的涂布精度低的精度，也能够抑制相邻的道次间(叠涂部a)的涂装品质的降低。
57.而且，根据本实施方式，通过喷墨对汽车涂装的应用，能够实现微粒化的涂料的飞散少的液膜或液柱涂装，因此能够改善涂敷效率、作业环境。涂敷效率、作业环境的改善有助于涂装室所涉及的初始成本和能量成本的降低。
58.而且，在本实施方式中，通过根据有无相邻的道次来决定膜厚图案b，能够在相邻的道次间使涂料容易融合，并且能够在以多个道次被涂敷的涂料的端部设置分界。因此，根据本实施方式，能够实现无遮蔽的两色调涂装。无遮蔽的两色调涂装有助于两色调涂装所需的成本的降低。
59.另外，由本实施方式的涂装装置1执行的控制程序121可以预先装入于存储器12的rom等来提供，也可以以能够安装的形式或能够执行的形式的文件记录于cd-rom、软盘(fd)、cd-r、dvd(digital versatile disk：数字通用盘)等计算机可读取的记录介质来提供，还可以经由互联网等网络来提供或发布。
60.另外，由本实施方式的涂装装置1执行的控制程序121也可以存储到与互联网等网络连接的计算机上，通过经由网络下载来提供。
61.以上，对本发明所涉及的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式原样，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素删除几个构成要素。
62.标号说明
63.1 涂装装置；
64.11 处理器；
65.12 存储器；
66.13 通信i/f；
67.14 输入输出i/f；
68.15 机械臂(移动部)；
69.16 喷嘴头(喷出部)；
70.16a 喷嘴；
71.16b 喷嘴列；
72.101 道次设定部(控制部)；
73.102 膜厚图案决定部(控制部)；
74.103 喷出控制部；
75.121 控制程序；
76.161 基部；
77.162 喷嘴孔；
78.163 压电振动板；
79.164 腔室；
80.165 电极；
81.a 叠涂部。