特開 2023-27901 自動塗布装置、及び自動塗布方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027901

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】自動塗布装置、及び自動塗布方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 11/10 20060101AFI20230224BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20230224BHJP

   B05C 1/02 20060101ALI20230224BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20230224BHJP

   B05D 1/28 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

B05C11/10

B05C11/00

B05C1/02 101

B05D3/00 D

B05D1/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021133257

(22)【出願日】2021-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】田名網 克周

(72)【発明者】

【氏名】林 美由希

【テーマコード（参考）】

4D075

4F040

4F042

【Ｆターム（参考）】

4D075AC57

4D075AC84

4D075AC88

4D075AC91

4D075AC93

4D075AC95

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075EA05

4D075EA35

4F040AA19

4F040AB01

4F040AB04

4F040AC01

4F040BA04

4F040CA01

4F040CA03

4F040CA05

4F040CA08

4F040CA12

4F040DA02

4F040DA04

4F040DA12

4F040DA14

4F040DA17

4F042AA17

4F042BA06

4F042BA08

4F042BA10

4F042BA12

4F042BA25

4F042BA27

4F042CA03

4F042DH09

4F042ED09

4F042ED10

(57)【要約】

【課題】正確に且つ自動で、液体の塗布を行うことが可能な自動塗布装置を提供する。
【解決手段】自動塗布装置（１）は、ロボットアーム（１３）と、ワークに液体である塗料（Ｌ１）を塗布するための塗布ハンド（１０）と、塗布ハンド（１０）に作用する力及びモーメントを検出する力覚センサ（１４）と、力覚センサ（１４）の出力信号から算出されたパラメータ（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ，ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）に基づいて、ロボットアーム（１３）を制御する制御部と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームと、
前記ロボットアームに取り付けられた、ワークに液体を塗布するための塗布ハンドと、
前記塗布ハンドに作用する力及びモーメントを検出する力覚センサと、
前記力覚センサの出力信号から算出されたパラメータに基づいて前記ロボットアームを制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする自動塗布装置。

【請求項2】

前記パラメータは、
前記塗布ハンドが前記ワークから受ける垂直抗力を含み、
前記制御部は、
前記垂直抗力の大きさが一定となるように、前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の自動塗布装置。

【請求項3】

前記パラメータは、
前記塗布ハンドが前記ワークから受ける摩擦力を含み、
前記制御部は、
前記摩擦力が第１閾値未満になった場合、前記液体を前記塗布ハンドに補給することを特徴とする請求項１または２に記載の自動塗布装置。

【請求項4】

前記液体を貯留する貯留部を備え、
前記制御部は、
前記摩擦力が第１閾値未満になった場合、前記貯留部の位置に前記塗布ハンドを移動させることにより、前記液体を前記塗布ハンドに補給することを特徴とする請求項３に記載の自動塗布装置。

【請求項5】

前記パラメータは、
前記ワークの塗布面に対して水平な軸を回転軸として前記塗布ハンドを回転させる第１回転モーメント、及び、前記塗布面に対して垂直な軸を回転軸として前記塗布ハンドを回転させる第２回転モーメントを含み、
前記制御部は、前記第１回転モーメント及び前記第２回転モーメントが第２閾値以下となるように、前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動塗布装置。

【請求項6】

前記ロボットアームを搬送する自動搬送装置を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の自動塗布装置。

【請求項7】

前記力覚センサは、前記ロボットアームと前記塗布ハンドとの間に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の自動塗布装置。

【請求項8】

前記塗布ハンドは、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジを前記ロボットアームに取り付けるための取付部とを有し、
前記力覚センサは、前記取付部に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の自動塗布装置。

【請求項9】

ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられた塗布ハンドと、前記塗布ハンドに作用する力及びモーメントを検出する力覚センサと、を有する自動塗布装置を用いてワークに液体を塗布する自動塗布方法であって、
前記力覚センサの出力信号から算出されたパラメータに基づいて、前記ロボットアームを制御することを特徴とする自動塗布方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗料及び接着剤等の液体を自動で塗布する自動塗布装置、及び自動塗布装置による自動塗布方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、塗料及び接着剤等の液体をワークに塗布するための塗布装置においては、種々のセンサを設けることにより、塗布作業の効率化及び高精度化を図っている。例えば、特許文献１には、ローラの柄に加速度センサを取り付け、加速度センサによる検出結果に基づいて、ローラに塗料を自動供給する塗装具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－０７６９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、ローラをワークに接触させながら塗布作業を行う場合、ローラがワークから力及びモーメントを受ける。しかしながら、特許文献１に記載された塗布装置では、ローラがワークから受けるモーメントを検出することができない。このため、ローラが回転したりワークに対して傾いたりした場合、ローラによりワークに対して正確に塗装を行えないおそれがあるという課題がある。

【0005】

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、自動で且つ正確に液体の塗布を行うことが可能な自動塗布装置、及び自動塗布方法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】

上記の課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る自動塗布装置は、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられた、ワークに液体を塗布するための塗布ハンドと、前記塗布ハンドに作用する力及びモーメントを検出する力覚センサと、前記力覚センサの出力信号から算出されたパラメータに基づいて前記ロボットアームを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。

【0007】

本発明の一態様に係る自動塗布方法は、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられた塗布ハンドと、前記塗布ハンドに作用する力及びモーメントを検出する力覚センサと、を有する自動塗布装置を用いてワークに液体を塗布する自動塗布方法であって、前記力覚センサの出力信号から算出されたパラメータに基づいて、前記ロボットアームを制御することを特徴とする。

【0008】

上記自動塗布装置、又は自動塗布方法によれば、塗布ハンドに作用する力及びモーメントを検出する力覚センサの出力信号から算出されたパラメータに基づいて、塗布ハンドが取り付けられたロボットアームを正確に制御できるので、塗布ハンドによってワークに対して自動で正確に液体を塗布することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、自動で且つ正確に液体の塗布を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態１に係る自動塗布システムの構成を示す斜視図である。

【図2】図１の自動塗布装置が備える力覚センサが検出する力の方向、及びモーメントの方向を示す斜視図である。

【図3】図１の自動塗布システムに含まれる自動塗布装置及び制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】図１の自動塗布装置が備える塗布ハンドがワークに塗料の塗布を行う様子を示す側面図である。

【図5】図１の自動塗布装置が備える塗布ハンドがワークに水平な軸を回転軸として回転する（傾く）様子を示す側面図である。

【図6】図１の自動塗布装置が備える塗布ハンドがワークに垂直な軸を回転軸として回転する（傾く）様子を示す平面図である。

【図7】図１の自動塗布装置がＡＧＶにより搬送される様子を示す斜視図である。

【図8】実施形態１に係る自動塗布装置を用いた自動塗布方法の流れを示すフローチャートである。

【図9】図８の自動塗布方法に含まれる塗布工程の流れを示すフローチャートである。

【図10】図９の塗布工程に含まれる判定工程の流れを示すフローチャートである。

【図11】本発明の実施形態２に係る自動塗布装置の主要な構成を示す側面図である。

【図12】図１１の自動塗布装置が備えるによる塗布ハンドによる接着剤の塗布の様子を示す側面図である。

【図13】図１１の自動塗布装置が備える塗布ハンドがワークに水平な軸を回転軸として回転する様子を示す側面図である。

【図14】本発明の実施形態３に係る自動塗布装置の主要な構成を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１における自動塗布装置１を備えた自動塗布システム１００について、図１～図１０を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態１の自動塗布システム１００の構成を示す斜視図である。

【0012】

図１に示すように、自動塗布システム１００は、自動塗布装置１と、制御装置５０とを備えている。自動塗布システム１００は、制御装置５０により制御されることにより、壁等のワークＷに対して、液体の一例である塗料Ｌ１の塗布を自動的に行うためのものである。自動塗布装置１は、塗布ハンド１０と、ロボットアーム１３と、力覚センサ１４と、ＡＧＶ(Automatic Guides Vehicle)１５と、貯留部１６とを備えている。なお、自動塗布システム１００は、複数の自動塗布装置１を備えていてもよい。また、ワークＷは、平面を有する壁等に限らず、凹凸面を有する立体的な構造物や工作物であってもよい。

【0013】

塗布ハンド１０は、塗装ローラ１１を有し、塗装ローラ１１によりワークＷに塗料Ｌ１を塗布するための部材である。塗布ハンド１０は、力覚センサ１４を介して、ロボットアーム１３に取り付けられている。

【0014】

ロボットアーム１３は、ＡＧＶ１５に搭載されている。ＡＧＶ１５は、自動搬送装置の一例であり、磁気テープ等の誘導体によって設定された固定のルートを走行可能に構成されている。なお、ＡＧＶ１５の代わりに、ＡＭＲ（Autonomous Mobile Robot）を用いてもよい。この場合、ＡＭＲによって、磁気テープ等の誘導体がなくても、周囲の環境に応じて自動的に算出したルートを自律走行させて、ロボットアーム１３を移動させることが可能である。また、ロボットアーム１３にカメラを設け、カメラによる画像情報をロボットアーム１３の姿勢の制御に用いてもよい。

【0015】

ロボットアーム１３は、多関節型のロボットであり、ベース部１３０と、ベース部１３０に設けられた第１関節１３１と、第１アーム１３２と、第２関節１３３と、第２アーム１３４と、第３関節１３５と、第３アーム１３６とを備えている。

【0016】

ベース部１３０は、ＡＧＶ１５に対して垂直な軸を回転軸として回転自在な状態で、ＡＧＶ１５に対して固定されている。ベース部１３０には、第１関節１３１が設けられている。第１関節１３１には、第１アーム１３２の一方の端部が接続されている。第１関節１３１が可動することによって、第１アーム１３２は、ベース部１３０とのなす角を変化させることが可能である。

【0017】

第１アーム１３２の他方の端部には、第２関節１３３を介して、第２アーム１３４の一方の端部が接続されている。第２関節１３３が可動することによって、第２アーム１３４は、第１アーム１３２とのなす角を変化させることが可能である。

【0018】

第２アーム１３４の他方の端部には、第３関節１３５を介して、第３アーム１３６の一方の端部が接続されている。第３関節１３５が可動することによって、第３アーム１３６は、第２アーム１３４とのなす角を変化させることが可能である。第３アーム１３６は、ロボットアーム１３の先端部を構成する。第１関節１３１、第２関節１３３、及び第３関節１３５は、ロボットコントローラ２０によって制御される。

【0019】

図２は、図１の自動塗布装置１が備える力覚センサ１４が検出する力の方向、及びモーメントの方向を示す斜視図である。図２に示すように、力覚センサ１４は、第１面１４１を有する第１部材と、第２面１４２を有する第２部材と、第１部材及び第２部材の間に配置された起歪体（図示しない）とを有する。力覚センサ１４の第１面１４１が、ロボットアーム１３の第３アーム１３６に取り付けられ、力覚センサ１４の第２面１４２が、塗布ハンド１０に取り付けられる。

【0020】

力覚センサ１４は、図１に示すように、ロボットアーム１３と塗布ハンド１０との間に配置され、内部の起歪体の変形を検出することにより、力覚センサ１４に作用する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の各方向に作用する力の大きさ（ｆｘ、ｆｙ、ｆｚ）と、各軸回りのモーメントの大きさ（ｍｘ、ｍｙ、ｍｚ）とを検出する（図２参照）。力覚センサ１４は、塗布ハンド１０を介してワークＷから受ける力及びモーメントを検出し、ロボットコントローラ２０へ出力する。

【0021】

図３は、実施形態１の自動塗布装置１を備えた自動塗布システム１００のブロック図である。図３に示すように、自動塗布装置１は、ロボットコントローラ２０を備えている。ロボットコントローラ２０は、制御部の一例であり、プロセッサ２１と、メモリ２２と、通信ＩＦ（Interface）２３と、入出力ＩＦ（Interface）２４とを有している。プロセッサ２１、メモリ２２、通信ＩＦ２３、及び入出力ＩＦ２４は、バス５を介して相互に接続されている。なお、制御装置５０にロボットコントローラ２０の機能を含めるようにして、制御装置５０を制御部として用いてもよい。

【0022】

ロボットコントローラ２０のプロセッサ２１は、力覚センサ１４の出力信号に基づいて、塗布ハンド１０の塗装ローラ１１がワークＷから受ける力（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ）及びモーメント（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）を算出する。プロセッサ２１は、算出したパラメータ（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ，ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）に基づいて、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５を制御する。プロセッサ２１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、又は、これらの組み合わせを用いることができる。

【0023】

メモリ２２には、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５の動作を制御するためのプログラム等が記憶されている。プロセッサ２１は、メモリ２２に記憶されたプログラムに含まれる命令に従って、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５の動作を制御する。

【0024】

通信ＩＦ２３は、制御装置５０との通信を行うためのインタフェースである。通信ＩＦ２３としては、例えば、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等のインタフェースを用いることができる。なお、制御装置５０は、入出力ＩＦ２４に接続されてもよい。

【0025】

入出力ＩＦ２４には、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５がそれぞれの駆動部（図示しない）を介して、電気的に接続されている。ロボットコントローラ２０は、入出力ＩＦ２４を介して、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５の動作を制御する。入出力ＩＦ２４として、例えばＵＳＢ(Universal Serial Bus)、ＡＴＡ(Advanced Technology Attachment)、ＳＣＳＩ(Small Computer System Interface)、シリアル通信等を用いることができる。なお、ロボットアーム１３及びＡＧＶ１５の一方又は両方が、駆動部を介して通信ＩＦ２３に接続されてもよい。

【0026】

制御装置５０は、後述する塗布プログラムを、ロボットコントローラ２０に教示するための装置である。制御装置５０は、プロセッサ５１と、メモリ５２と、通信ＩＦ５３と、タッチパネル５４とを有している。プロセッサ５１、メモリ５２、通信ＩＦ５３、及びタッチパネル５４は、バス２を介して相互に接続されている。プロセッサ５１、プロセッサ２１と同様に構成されている。

【0027】

メモリ５２には、プロセッサ５１に実行させるプログラム、塗料Ｌ１の種類に対応した各種データ（密度、粘性係数等）、及び、ワークＷの材質に対応した各種データ（動摩擦係数等）の情報が記憶されている。

【0028】

通信ＩＦ５３は、ロボットコントローラ２０との通信を行うためのインタフェースである。タッチパネル５４は、ユーザが各種の設定を行うための操作パネルを有して構成される（図１参照）。ユーザは、タッチパネル５４を操作することによって、後述する設定工程Ｓ１を行うことが可能である。なお、タッチパネル５４は、ロボットコントローラ２０に配置されていてもよい。

【0029】

［自動塗布方法］
次に、実施形態１の自動塗布装置１を用いた自動塗布方法について、図７及び図８～図１０のフローチャートを参照して説明する。図８は、実施形態１に係る自動塗布装置１による自動塗布方法の流れを示すフローチャートである。実施形態１の自動塗布方法においては、図８のフローチャートに示すように、まず、制御装置５０が自動塗布装置１に対し塗布プログラムを設定する設定工程（Ｓ１）が実施される。その後、自動塗布装置１によって、搬送工程（Ｓ２）と、塗布工程（Ｓ３）とが順に行われる。その後、自動塗布装置１において、塗布プログラムが完了したか否かの判定が行われる（Ｓ４）。そして、Ｓ１で設定された塗布プログラムが完了するまで（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ２及びＳ３が繰り返し実行される。以下、各工程について詳しく説明する。

【0030】

設定工程Ｓ１において、制御装置５０は、自動塗布装置１に塗布プログラムを設定する。「塗布プログラム」とは、ある塗布条件で自動塗布装置１が塗料Ｌ１の塗布を実行するためのプログラムである。そして、「塗布プログラムを設定する」とは、（１）自動塗布装置１に適用する塗布プログラムを決定又は作成し、（２）決定又は作成した塗布プログラムを自動塗布装置に送信する処理を示す。

【0031】

具体的には、制御装置５０は、まず、ユーザのタッチパネル５４に対する入力操作に応じて、自動塗布装置１の塗布条件を決定する。「塗布条件」には、塗料Ｌ１の種類、ワークＷの寸法、ワークＷの材質等が含まれる。制御装置５０は、決定した塗布条件に応じた塗布プログラムを決定又は作成する。なお、制御装置５０は、予めメモリ５２に記憶されている塗布プログラムの中から１つの塗布プログラムを選択することで塗布プログラムを決定してもよい。また、制御装置５０は、予めメモリ５２に記憶されているテンプレートのプログラムパターンの中から、塗布条件に応じたパターンを選択し組み合わせることで、塗布プログラムを作成してもよい。

【0032】

なお、制御装置５０は、塗布プログラムの決定又は作成と順不同で、塗布条件に応じた閾値を決定してもよい。例えば、塗料Ｌ１の種類毎に粘性係数が異なり、塗布時に生じる摩擦力ＦＸが異なる。このため、制御装置５０は、塗料Ｌ１の種類に応じて摩擦力Ｆｘの閾値を決定してもよい。この閾値は、後述する判定工程Ｓ１３で用いられる。

【0033】

また、塗布プログラムには、ロボットアーム１３の動作を規定するプログラムの他に、ＡＧＶ１５の動作を規定するプログラムが含まれていてもよい。ロボットアーム１３と、ＡＧＶ１５とが協調して動作することで、ロボットアーム１３の動きだけでは塗布対象物全体に塗料Ｌ１を塗布できないような場合でも適切に塗布を行うことができる。

【0034】

制御装置５０は、通信ＩＦ５３を介して自動塗布装置１に塗布プログラムを送信する。自動塗布装置１のプロセッサ２１は、通信ＩＦ２３を介して塗布プログラムを受信して、メモリ２２に記憶させる。プロセッサ２１は、適宜塗布プログラムを読み出して実行することで、以降の搬送工程（Ｓ２）、塗布工程（Ｓ３）、及び塗装工程（Ｓ１１）を実行する。

【0035】

Ｓ１の後、搬送工程が行われる（Ｓ２）。図７は、図１の自動塗布装置１がＡＧＶ１５により搬送される様子を示す図である。搬送工程Ｓ２では、まず、ロボットコントローラ２０は、予め定められた初期位置（図示しない）に配置されていたＡＧＶ１５を、塗布開始位置Ｐ１（図７の点線参照）に移動させる。これにより、ロボットアーム１３の塗装ローラ１１により、塗料Ｌ１の塗布がすぐに行える状態にする。なお、Ｓ１の処理は必須の処理ではない。例えば、塗布プログラムにＡＧＶ１５の動作が規定されていない場合は、ＡＧＶ１５による搬送工程Ｓ２は省略されてもよい。

【0036】

次に、塗布工程が行われる（Ｓ３）。図９は、塗布工程Ｓ３の流れを示すフローチャートである。塗布工程Ｓ３では、塗装工程（Ｓ１１）と、検出工程（Ｓ１２）及び判定工程（Ｓ１３）とが並行して、又は順不同に行われる。

【0037】

塗装工程（Ｓ１１）では、ロボットコントローラ２０は、入出力ＩＦ２４を介してロボットアーム１３を制御することで、ワークＷ１に対して塗装ローラ１１を接触させながら転がすことにより、塗料Ｌ１を塗布する（図４参照）。図４は、図１の自動塗布装置１が備える塗布ハンド１０がワークＷに塗料Ｌ１の塗布を行う様子を示す側面図である。図４に示す例では、塗装ローラ１１をワークＷの上方向に向かって進行させることにより、ワークＷに塗料Ｌ１を塗布している。

【0038】

塗装ローラ１１が進行方向（図４の矢印参照）に移動すると、塗装ローラ１１には進行方向とは反対方向に摩擦力ＦＸが働く。また、塗装ローラ１１により所定の押付け力でワークＷを押し付けると、塗装ローラ１１には垂直抗力ＦＺが働く。このように、塗布ハンド１０がワークＷから力及びモーメントを受け、当該力及びモーメントが力覚センサ１４に加わる。力覚センサ１４は、塗布ハンド１０を介してワークＷから受ける力（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ）、及びモーメント（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）を検出し、ロボットコントローラ２０へ出力する（図３参照）。

【0039】

検出工程（Ｓ１２）では、ロボットコントローラ２０は、力覚センサ１４の出力信号（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）に基づいて、塗布ハンド１０の塗装ローラ１１に作用する力（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ）、及びモーメント（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）を算出する。本実施形態では、ロボットコントローラ２０は少なくとも、塗布ハンド１０がワークＷから受ける摩擦力ＦＸ、垂直抗力ＦＺ、第１回転モーメントＭＸ、及び第２回転モーメントＭＺを算出する。

【0040】

図５は、図４の塗布ハンド１０がワークＷに水平な軸を回転軸として回転する様子を示す図である。図５に示すように、ロボットコントローラ２０は、ワークＷの塗布面に対して水平な軸を回転軸として塗布ハンド１０を回転させる第１回転モーメントＭＸを算出する。

【0041】

図６は、図４の塗布ハンド１０がワークＷに垂直な軸を回転軸として回転する様子を示す図である。ロボットコントローラ２０は、図６に示すように、塗布面に対して垂直な軸を回転軸として塗布ハンド１０を回転させる第２回転モーメントＭＺを算出する。

【0042】

判定工程（Ｓ１３）では、ロボットコントローラ２０は、検出工程Ｓ１２にて算出したパラメータ（例えば、ＦＸ，ＦＺ，ＭＸ，およびＭＺ）が所定の条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、ロボットコントローラ２０は、上記パラメータがそれぞれ、図１０に示す所定の条件Ｓ２１～Ｓ２３を満たしているか否かを判定する。

【0043】

図１０は、図９の塗布工程Ｓ３に含まれる判定工程Ｓ１３の流れを示すフローチャートである。図１０に示す判定工程Ｓ１３において、まず、ロボットコントローラ２０は、図４の垂直抗力ＦＺが所定範囲内か否かの判定を行う（Ｓ２１）。ここで、「所定範囲」は、塗料Ｌ１の種類、ワークＷの材質、及び塗装ローラ１１の材質等に応じて設定されているものとする。

【0044】

ロボットコントローラ２０は、垂直抗力ＦＺが所定範囲内である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２２へ進む一方、垂直抗力ＦＺが所定範囲内でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、補正工程を行う（Ｓ２５）。補正工程Ｓ２５において、ロボットコントローラ２０は、垂直抗力ＦＺが所定範囲内になるように、ロボットアーム１３の姿勢を制御する。

【0045】

例えば垂直抗力ＦＺの値が大きすぎる場合、ロボットアーム１３がワークＷに対して塗装ローラ１１を押し付け過ぎていると推定される。従って、このような場合には、ロボットコントローラ２０は、塗装ローラ１１のワークＷに対する押し付け力を弱めるように、塗装ローラ１１の位置や角度を調節する。これにより、垂直抗力ＦＺの値を小さくすることができる。

【0046】

また、例えば垂直抗力ＦＺの値が小さ過ぎる場合、ワークＷに対して塗装ローラ１１が十分に押し付けられていないと推定される。従って、このような場合には、ロボットコントローラ２０は、塗装ローラ１１のワークＷに対する押し付け力を強めるように、塗装ローラ１１の位置や角度を調節する。これにより、垂直抗力ＦＺの値を大きくすることができる。

【0047】

これにより、塗布ハンド１０がワークＷへ塗装ローラ１１を押し付ける力を一定に維持できるので、ワークＷに塗料等の液体Ｌを均一に塗布できる。また、ワークＷの塗布面に凹凸があっても、一定の膜厚で塗料Ｌ１を塗布することが可能である。

【0048】

続いて、ロボットコントローラ２０は、摩擦力ＦＸが第１閾値未満か否かの判定を行う（Ｓ２２）。第１閾値は、塗料Ｌ１の残量及び粘性係数等に応じて設定されているものとする。なお、上述のように、ここで用いる第１閾値は、設定工程Ｓ１において決定され、ロボットコントローラ２０に送信された閾値であってもよい。

【0049】

プロセッサ２１は、摩擦力ＦＸが第１閾値未満である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、Ｓ２３へ進む。一方、プロセッサ２１は、摩擦力ＦＸが第１閾値未満でない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、即ち、摩擦力ＦＸが第１閾値以上である場合、塗装ローラ１１の塗料Ｌ１が不足状態であると判定し、塗料Ｌ１を塗布ハンド１０に補給する補給工程を行う（Ｓ２４）。

【0050】

具体的には、補給工程Ｓ２４において、プロセッサ２１は、ロボットアーム１３を制御することにより、図１に示す貯留部１６の位置に塗布ハンド１０を移動させて、貯留部１６内の塗料Ｌ１を塗装ローラ１１に補給する。これにより、塗装ローラ１１に塗料Ｌ１が不足した場合に、塗料Ｌ１の補給を迅速に行うことができる。なお、貯留部１６内の塗料Ｌ１がなくなった場合には、ユーザは、塗料缶３０から貯留部１６に塗料Ｌ１を注入するものとする。

【0051】

次に、Ｓ２３において、プロセッサ２１は、第１回転モーメントＭＸ及び第２回転モーメントＭＺが、第２閾値未満か否かの判定を行う。Ｓ２３において、プロセッサ２１は、第１回転モーメントＭＸ及び第２回転モーメントＭＺが、第２閾値未満でない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、即ち第２閾値以上である場合、補正工程を行う（Ｓ２５）。

【0052】

例えば、第１回転モーメントＭＸの値が大きすぎる場合、図５に示すように、塗装ローラ１１がワークＷから浮いて、均一な塗装ができないおそれがある。従って、第１回転モーメントＭＸの値が第２閾値以上である場合には、ロボットコントローラ２０は、第１回転モーメントＭＸの回転方向と略反対方向に塗装ローラ１１が動くよう、塗装ローラ１１の位置や角度を調節する。これにより、第１回転モーメントＭＸの値を小さくすることができる。

【0053】

また、例えば第２回転モーメントＭＺの値が大きすぎる場合、図６に示すように、塗装ローラ１１がワークＷの上下に動いて、均一な塗装ができていないおそれがある。従って、第２回転モーメントＭＺの値が第２閾値以上である場合は、ロボットコントローラ２０は、ＭＺの回転方向と略反対方向に塗装ローラ１１が動くよう、塗装ローラ１１の位置や角度を調節する。これにより、第２回転モーメントＭＺの値を小さくすることができる。

【0054】

補正工程Ｓ２５において、プロセッサ２１は、第１回転モーメントＭＸ、及び第２回転モーメントＭＺが、第２閾値未満になるように、ロボットアーム１３の姿勢を補正する。このように、塗布ハンド１０が、ワークＷの塗布面に対して水平な軸を回転軸として回転することを抑制すると共に、ワークＷの塗布面に対して垂直な軸を回転軸として回転することを抑制する。これにより、塗布ハンド１０とワークＷとの接触面積を増やしながら、ワークＷへの塗装を正確に行うことができる。

【0055】

一方、第１回転モーメントＭＸ及び第２回転モーメントＭＺが、第２閾値未満である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ロボットコントローラ２０は、図１０の判定工程Ｓ１３を終了する。また、Ｓ２４又はＳ２５が完了すると、ロボットコントローラ２０は、図１０の判定工程Ｓ１３を終了する。判定工程Ｓ１３、及び図９の塗装工程Ｓ１１が終了すると、図９の塗布工程Ｓ３を終了する。

【0056】

なお、Ｓ２１、Ｓ２２、及びＳ２３の条件判定は、順不同で実行されてもよい。また、Ｓ２２の条件判定を、Ｓ２１及びＳ２３の条件判定より先に行い、Ｓ２２でＹＥＳの場合は、補給工程Ｓ２４を実行してから、Ｓ２１及びＳ２３の条件判定を実行してもよい。もしくは、Ｓ２１及びＳ２３の条件判定をＳ２２の条件判定より先に行い、Ｓ２１でＮＯである場合、及びＳ２３でＮＯである場合は、それぞれ補正工程Ｓ２５を経て、次の条件判定を実行してよい。そして、最後にＳ２３の条件判定を実行してもよい。

【0057】

次に、図８のフローチャートにおいて、ロボットコントローラ２０は、Ｓ４において、設定された塗布プログラムが完了したか否かの判定を行う。塗布プログラムが完了していない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ロボットコントローラ２０はＳ２に戻り、搬送工程を行う。この搬送工程Ｓ２では、図７に示すように、ロボットコントローラ２０は、ＡＧＶ１５を制御することによって、ロボットアーム１３全体の位置を、ワークＷに対して右方向に移動させて、塗布開始位置Ｐ１から塗布位置Ｐ２へ移動させる。なお、塗布プログラムの規定によっては、ここでＡＧＶ１５の動作が行われない場合がある。例えば、ロボットアーム１３が届く範囲内の塗装を行う場合には、Ｓ２の工程は省略してもよい。

【0058】

続いて、ロボットコントローラ２０は、塗布工程Ｓ３において、未塗装のワークＷ２に対して、塗装済みのワークＷ１と同様に、自動塗布装置１によって塗料Ｌ１の塗布を行う。このように、必要に応じてＡＧＶ１５でロボットアーム１３を搬送し、その後に塗布することを繰り返すことで、塗布ハンド１０により広範囲にわたってワークＷに対して塗装を行うことができる。

【0059】

Ｓ３の後、再び、ロボットコントローラ２０は、塗布プログラムが完了したか否かの判定を行い（Ｓ４）、設定工程Ｓ１にて設定した塗布プログラムが完了した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、図８に示すフローを終了する。

【0060】

以上説明したように、実施形態１の自動塗布装置１によれば、力覚センサ１４の出力信号（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ，ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）から算出されたパラメータ（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ，ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）に基づいて、塗布ハンド１０が取り付けられたロボットアーム１３を正確に制御できるので、塗布ハンド１０によってワークＷに対して自動で正確に液体である塗料Ｌ１を塗布することができる。

【0061】

〔実施形態２〕
次に、本発明の実施形態２の自動塗布装置１Ａの塗布ハンド１０Ａについて、図１１～図１３を参照して説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0062】

図１１は、実施形態２における自動塗布装置１Ａの主要な構成を示す側面図である。図１２は、図１１の自動塗布装置１Ａが備える塗布ハンド１０Ａによる接着剤Ｌ２の塗布の様子を示す側面図である。図１３は、図１１の自動塗布装置１Ａが備える塗布ハンド１０ＡがワークＷに水平な軸を回転軸として回転する様子を示す側面図である。

【0063】

実施形態２の自動塗布装置１Ａは、図１１に示すように、塗布ハンド１０Ａと、ロボットアーム１３と、力覚センサ１４と、貯留部１６Ａとを備えている。塗布ハンド１０Ａは、塗装ローラ１１Ａと、シリンジ１７Ａと、取付部の一例である第１取付部１２Ａ及び第２取付部１８Ａとを有している。なお、ロボットアーム１３は、ＡＧＶ１５に搭載されていてもよい。

【0064】

塗装ローラ１１Ａは、液体の一例である接着剤Ｌ２を、工作物等のワークＷに塗布するためのローラ部材である。塗装ローラ１１Ａは、例えば円盤状であり、シリンジ１７Ａの先端部に回転可能に取り付けられている。第１取付部１２Ａ及び第２取付部１８Ａは、シリンジ１７Ａをロボットアーム１３に取り付けるための部材である。力覚センサ１４は、第１取付部１２Ａと第２取付部１８Ａとの間に配置されている。

【0065】

力覚センサ１４は、シリンジ１７Ａに作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントｍｘ，ｍｙ，ｍｚを検出する（図２参照）。ロボットコントローラ２０は、力覚センサ１４の検出信号に基づいて、塗装ローラ１１Ａに作用する力ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ、及びモーメントＭＸ，ＭＹ，ＭＺを算出する（図１１参照）。

【0066】

シリンジ１７Ａは、接着剤を貯留するための容器であり、供給管６を介して貯留部１６Ａに接続されている。シリンジ１７Ａ内の接着剤Ｌ２の残量が少なくなると、貯留部１６Ａからシリンジ１７Ａ内へ接着剤Ｌ２が供給される。

【0067】

［自動塗布方法］
次に、実施形態２の自動塗布装置１Ａによる自動塗布方法について、図８～図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、実施形態１の自動塗布装置１による自動塗布方法と同じ処理内容の工程については、その説明を省略し、異なる処理内容の工程についてだけ説明する。

【0068】

図８に示すフローチャートにおいて、設定工程Ｓ１にて、ユーザはタッチパネル５４を操作することによって、接着剤Ｌ２の種類、ワークＷの寸法、及びワークＷの材質を含む塗布条件を設定する。なお、メモリ５２には、接着剤Ｌ２の種類に対応した粘性係数、ワークＷの材質に対応した摩擦係数等の各種データが記憶されているものとする（図３参照）。プロセッサ５１は、タッチパネル５４により設定された塗布条件と、メモリ５２に記憶された各種データとを参照することにより、塗布工程Ｓ３にて用いる閾値等を変更する。

【0069】

続いて、プロセッサ２１は、ロボットアーム１３を制御することにより、ワークＷの塗布開始位置Ｐ１にロボットアーム１３を配置する搬送工程を行い（Ｓ２）、実施形態１と同様にして、図９に示す塗布工程を行う（Ｓ３）。そして、塗布プログラムが完了するまで、搬送工程Ｓ２及び塗布工程Ｓ３を繰り返し行うことで、自動塗布装置１Ａにより、接着剤Ｌ２を広範囲にわたって自動的に塗布できる。なお、ＡＧＶ１５によりロボットアーム１３を塗布開始位置Ｐ１に移動させてもよい。

【0070】

図１０に示す判定工程Ｓ１３のＳ２１において、プロセッサ２１は、垂直抗力ＦＺが所定範囲内か否かの判定を行い、垂直抗力ＦＺが所定範囲内でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、補正工程を行う（Ｓ２５）。補正工程Ｓ２５において、プロセッサ２１は、垂直抗力ＦＺが所定範囲内になるように、ロボットアーム１３の姿勢を制御する。

【0071】

これにより、図１２に示すように、塗布ハンド１０ＡのワークＷへの押付け力ＦＺを一定に維持でき、ワークＷに対して一定の膜厚で接着剤Ｌ２を塗布できる。また、ワークＷに傾斜面がある場合であっても、ワークＷの表面に倣うようにロボットアーム１３の姿勢を制御することにより、接着剤Ｌ２をワークＷの表面に均一に塗布できる。

【0072】

また、プロセッサ２１は、図１０のＳ２２において、摩擦力ＦＸが第１閾値未満である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、シリンジ１７Ａ内の接着剤Ｌ２が不足したものと判定し、補給工程Ｓ２４にて、貯留部１６Ａに設けられた供給機構（図示しない）を駆動させることにより、貯留部１６Ａ内の接着剤Ｌ２を、供給管６を介してシリンジ１７Ａに供給する。これにより、塗装ローラ１１Ａに、接着剤Ｌ２を迅速に補給することができる。なお、供給機構は、ポンプ及び弁等を有して構成される。また、Ｓ２４において、プロセッサ２１は、シリンジ１７Ａから塗装ローラ１１Ａへの接着剤Ｌ２の供給経路にて接着剤Ｌ２が詰まる等の不具合が生じたものと判定し、作業者に対してエラーが発生した旨を通知してもよい。

【0073】

また、図１３に示すように、塗布ハンド１０ＡにモーメントＭＸが作用して、塗布ハンド１０ＡがワークＷに対して傾いた場合であっても、図１０に示すＳ２２の判定及び補正工程Ｓ２５にて、塗布ハンド１０Ａの回転量を少なくすることで、シリンジ１７ＡをワークＷに対して垂直な状態に維持させることができる。これにより、塗装ローラ１１Ａによって、ワークＷに対して接着剤Ｌ２を正確に塗布できる。

【0074】

〔実施形態３〕
次に、本発明の実施形態３における自動塗布装置１Ｂについて、図１４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0075】

図１４は、実施形態３における自動塗布装置１Ｂの主要な構成を示す概略図である。図１４に示すように、実施形態３の自動塗布装置１Ｂでは、塗布ハンド１０Ｂのシリンジ１７Ｂの側面に、支持棒１８Ｂを有する取付部１２Ｂが設けられている。支持棒１８Ｂの先端には、ローラ１９Ｂが回転可能に設けられている。ローラ１９Ｂは、ワークＷと接触しながら回転することにより、塗布ハンド１０Ｂの移動を補助する機能を有する。

【0076】

シリンジ１７Ｂの先端には、接着剤Ｌ２を吐出するための吐出部１１Ｂが設けられている。ローラ１９ＢがワークＷに接触した状態において、吐出部１１ＢとワークＷとの間には、垂直方向に間隔が生じるようになっている。

【0077】

支持棒１８Ｂと取付部１２Ｂとの間には、力覚センサ１４が配置されている。ロボットコントローラ２０は、力覚センサ１４からの出力信号に基づいて、ローラ１９Ｂを介して塗布ハンド１０ＢがワークＷから受ける力（ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ）及びモーメント（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）を良好に算出することが可能である。

【0078】

取付部１２Ｂには、調整部４０が配置されている。調整部４０は、マイクロゲージ４１と、第１部材４２と、第２部材４３とを有している。調整部４０は、マイクロゲージ４１を回転させることにより、第２部材４３に対して第１部材４２を図１４の上下方向に移動可能な構成となっている。

【0079】

調整部４０の第１部材４２は、取付部１２Ｂを介して、シリンジ１７Ｂに接続されている。また、第２部材４３は、取付部１２Ｂを介して、ロボットアーム１３に接続されている。これにより、作業者は、調整部４０のマイクロゲージ４１を回転させることで、ワークＷに対して垂直な方向のシリンジ１７Ｂの位置を微調整することが可能である。

【0080】

［自動塗布方法］
次に、実施形態３の自動塗布装置１Ｂによる自動塗布方法について、図８～図１０のフローチャートも参照して説明する。なお、実施形態２の自動塗布装置１Ｂによる自動塗布方法と同じ処理内容の工程については、その説明を省略し、異なる処理内容の工程についてだけ説明する。

【0081】

続いて、プロセッサ２１は、図７に示すＡＧＶ１５を移動させることにより、ワークＷの塗布開始位置Ｐ１にロボットアーム１３を配置する搬送工程を行う（Ｓ２）。そして、実施形態１と同様にして、図９に示す塗布工程を行う（Ｓ３）。これにより、自動塗布装置１Ｂにより、広範囲にわたって接着剤Ｌ２を自動的に塗布することができる。なお、ユーザが、搬送車等を使用してロボットアーム１３を塗布開始位置Ｐ１に移動させてもよい。

【0082】

実施形態３では、プロセッサ２１は、図１０に示す判定工程Ｓ１３のＳ２２において、摩擦力ＦＸが第１閾値未満である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、補給工程Ｓ２４において、貯留部１６Ａに設けられた供給機構（図示しない）を駆動させることにより、貯留部１６Ａ内の接着剤Ｌ２を、供給管６を介してシリンジ１７Ａに供給する。これにより、塗装ローラ１１Ａに、接着剤Ｌ２を迅速に補給することが可能である。

【0083】

また、図１２に示すように、ワークＷに傾斜面がある場合であっても、図１０に示すＳ２１の判定、及び補正工程Ｓ２５において、塗装ローラ１１ＡがワークＷを押し付ける押付け力ＦＺが一定となるように、プロセッサ２１によりロボットアーム１３の動作が制御される。このため、ワークＷに対して接着剤Ｌ２を均一に塗布することができる。

【0084】

また、図１３に示すように、塗布ハンド１０ＡがワークＷの塗布面に対して傾いた場合であっても、図１０に示すＳ２２の判定、及び補正工程Ｓ２５において、塗布ハンド１０Ａの回転を抑制できる。これにより、塗布ハンド１０Ａの塗布面との接触面積を増やしながら、ワークＷに対して接着剤Ｌ２を確実に塗布できる。

【0085】

以上説明した実施形態３の自動塗布装置１Ｂによっても、実施形態２の自動塗布装置１Ａと同様の効果を得ることができる。即ち、自動塗布装置１Ｂによれば、吐出部１１ＢとワークＷとの距離を一定に保つことができ、一定の膜厚で接着剤Ｌ２をワークＷに塗布できる。特に、吐出部１１ＢとワークＷとの間に隙間があるので、塗布工程Ｓ３において、吐出部１１ＢをワークＷに接触させなくてもよく、接着剤Ｌ２を良好に塗布することができる。

【0086】

更に、自動塗布装置１Ｂには、ロボットアーム１３とシリンジ１７Ｂとの間に、マイクロゲージ４１を有する調整部４０が配置されている。このため、作業者がマイクロゲージ４１を回転させて、ワークＷに対して垂直な方向のシリンジ１７Ｂの位置を微調整することにより、吐出部１１Ｂから塗布される接着剤Ｌ２の塗布量を精密に調整することができる。

【0087】

〔その他の実施形態〕
上記した実施形態１の自動塗布装置１では、塗装ローラ１１によって塗料Ｌ１の塗布を行うものとしたが、これに限らず、例えばハケを用いて塗装を行ってもよい。また、自動塗布装置１により、図７に示すように、ワークＷの表面に塗料Ｌ１を全体的に塗布するものとしたが、これに限らず、例えば、道路等のワークＷの表面に塗料Ｌ１を塗布することで、ラインや文字等を描いてもよい。

【0088】

上記した実施形態１～３では、図１０に示す判定工程Ｓ１３のＳ２２において、プロセッサ２１は、摩擦力ＦＸが第１閾値未満か否かの判定を行うものとしたが、これに限らず、複数の閾値を設け、段階的に閾値判定を行うようにしてもよい。また、ワークＷの摩擦抵抗値が大きく、塗料Ｌ１の粘性係数よりもワークＷの摩擦抵抗の方が、摩擦力ＦＸに与える影響が大きい場合、Ｓ２２において、プロセッサ２１は、摩擦力ＦＸが所定の閾値以上になった場合に、塗料Ｌ１が不足したものと判定して、補給工程Ｓ２４を行ってもよい。

【0089】

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0090】

１、１Ａ、１Ｂ 自動塗布装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 塗布ハンド
１１、１１Ａ 塗装ローラ
１３ ロボットアーム
１４ 力覚センサ
１５ ＡＧＶ（自動搬送装置）
１６、１６Ａ 貯留部
１７Ａ、１７Ｂ シリンジ
１８Ｂ 支持棒
２０ ロボットコントローラ（制御部）
５０制御装置
１００ 自動塗布システム
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２ ワーク
Ｌ１ 塗料
Ｌ２ 接着剤
Ｓ１ 設定工程
Ｓ２ 搬送工程
Ｓ３ 塗布工程
Ｓ１１ 塗装工程
Ｓ１２ 検出工程
Ｓ１３ 判定工程
Ｓ２４ 補給工程
Ｓ２５ 補正工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】