特許 7449239 コンパクトな塗装ブースのためのロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】コンパクトな塗装ブースのためのロボット装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 12/00 20180101AFI20240306BHJP

   B05B 15/55 20180101ALI20240306BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20240306BHJP

   B25J 19/06 20060101ALN20240306BHJP

【ＦＩ】

B05B12/00 A

B05B15/55

B25J9/06 B

B25J19/06

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020561667

(86)(22)【出願日】2019-05-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-09-09

(86)【国際出願番号】 US2019030730

(87)【国際公開番号】W WO2019213616

(87)【国際公開日】2019-11-07

【審査請求日】2022-04-14

(31)【優先権主張番号】16/403,292

(32)【優先日】2019-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/666,134

(32)【優先日】2018-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514079114

【氏名又は名称】ファナック アメリカ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】スコット ジェイ．クリフォード

(72)【発明者】

【氏名】スタン エイチ．マクロスキー

(72)【発明者】

【氏名】デイビッド エー．カーベリー

【審査官】大塚 美咲

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０２９７１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５０１８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６１５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０９５６１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １２／００

Ｂ０５Ｂ １５／５５

Ｂ２５Ｊ ９／０６

Ｂ２５Ｊ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する２つの側壁、床及び天井を備えた閉鎖空間を有する塗装キャビンであって、中心線を有しかつ前記塗装キャビンの長さ方向に沿った下流方向に車体を搬送するコンベヤと、前記中心線を含みかつ鉛直方向の中心面とを有する塗装キャビンと、
前記塗装キャビン内の複数の塗装ロボットであって、前記塗装ロボットの各々は、少なくとも６つの回転軸、取り付けスタンドに対して第１のジョイントにおいて回転可能なロボットベース、前記ロボットベースに対して第２のジョイントにおいて回転可能な内側アーム、第３のジョイントにおける冗長内側アーム回転軸、前記内側アームに対して第４のジョイントにおいて回転可能な外側アーム、第５のジョイントにおける前記外側アームの自由端に取り付けられたロボット手首、前記ロボット手首を回転可能にする第６のジョイント、及び前記ロボット手首に連結された塗装アプリケータを有する、複数の塗装ロボットと、を備え、
前記塗装ロボットの各々は、前記取り付けスタンドの近位に固定的に取り付けられた色変更装置及びポンプ装置と、前記ポンプ装置から前記塗装アプリケータまで前記内側アーム及び前記外側アームに沿って配設された単一の塗料供給ラインとを含み、前記塗料供給ラインは、前記第１のジョイントの中央の穴を通過し、前記冗長内側アーム回転軸に沿って前記第３のジョイントの中央の穴を通過する、自動塗装システム。

【請求項2】

前記第１のジョイントは、前記塗装キャビンの前記中心面に向かいかつ前記中心面に交差する回転軸を有する、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項3】

前記塗装ロボットの各々は、前記コンベヤの動作方向に対して、上流側、下流側、及び真正面で塗装できるように構成される、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項4】

前記塗装ロボットのいくつかの間に配置された複数のオープナーロボットをさらに有し、前記オープナーロボットは、車両のドア、ボンネット、トランクの蓋及びリフトゲートを開閉するように構成される、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項5】

前記塗装ロボットの各々は７つの回転軸を有し、第７の回転軸は前記ロボット手首の付加軸である、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項6】

前記塗装ロボットの各々は、前記ポンプ装置から前記塗装アプリケータの入口までの前記塗料供給ラインの長さが、前記内側アーム及び前記外側アームの長さの合計に１６００ミリメートルを加えた長さより短くなるように構成される、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項7】

前記色変更装置及び前記ポンプ装置は、前記取り付けスタンドの裏側のキャビネット内に配置され、前記キャビネットは前記ロボットベースの反対側にあり、それにより前記塗装キャビンの外の作業者通路からアクセス可能である、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項8】

前記ジョイントの各々は、モータ導体を介して電力供給されるモータを有し、前記モータ導体は、前記内側アーム及び前記外側アームの外側でかつ、塗料及び溶剤に曝されても劣化しない材料で構成された柔軟なジャケットの内部に配設される、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項9】

前記モータ導体は、共通の可撓性束の内部に配設される、請求項８に記載の自動塗装システム。

【請求項10】

前記モータ導体は２つの可撓性の束内に配設され、第１の束は前記第１及び第２のジョイントのモータに電力供給し、第２の束は前記第３、第４、第５及び第６のジョイントのモータに電力供給する、請求項８に記載の自動塗装システム。

【請求項11】

個々のモータ導体は、パージされた可撓性チューブの内部に収容される、請求項８に記載の自動塗装システム。

【請求項12】

前記第１のジョイントの回転軸は、水平でかつ、前記塗装キャビンの前記中心面に垂直である、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項13】

前記ポンプ装置は、塗料を前記塗装アプリケータにポンプ輸送するように構成された第１のポンプと、溶剤を前記塗装アプリケータにポンプ輸送して前記塗料を前記第１のポンプから吐出するように構成された第２のポンプとを含む、請求項１に記載の自動塗装システム。

【請求項14】

塗装キャビンを通過するコンベヤ上の部品に対する塗装プロセスを実行するように構成された塗装ロボットであって、
水平でかつ前記コンベヤの動作方向に垂直な回転軸を有する第１のジョイントにおいて、固定された取り付けスタンドに対して回転可能なロボットベースと、
前記第１のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第２のジョイントにおいて、前記ロボットベースに対して回転可能な第１の内側アームと、
前記第２のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第３のジョイントにおいて、前記第１の内側アームに対して回転可能な第２の内側アームと、
前記第３のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第４のジョイントにおいて、前記第２の内側アームに対して回転可能な第１の外側アームと、
前記第４のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第５のジョイントにおいて、前記第１の外側アームに対して回転可能な第２の外側アームと、
前記第５のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第６のジョイントにおいて、前記第２の外側アームに対して回転可能な手首部と、
供給ラインを通して塗装アプリケータに塗装液を供給するポンプ装置を含む流体供給回路であって、前記塗装アプリケータは前記手首部に搭載され、前記ポンプ装置は前記取り付けスタンドの近位に固定的に取り付けられ、前記供給ラインは、前記第１のジョイントの中央の穴及び前記第３のジョイントの中央の穴を通過し、前記第１の内側アーム、前記第２の内側アーム、前記第１の外側アーム及び前記第２の外側アームに沿って前記塗装アプリケータまで配設される、流体供給回路と、
を備える塗装ロボット。

【請求項15】

前記コンベヤの動作方向に対して、上流側、下流側、及び真正面で塗装できるように構成される、請求項１４に記載の塗装ロボット。

【請求項16】

前記ジョイントの各々は、前記塗装キャビンの外側の電源から電力供給するモータ導体を備えたモータを有し、前記モータ導体は、１つ又は複数の可撓性の束内に配設される、請求項１４に記載の塗装ロボット。

【請求項17】

前記ジョイントの各々は、前記塗装キャビンの外側の電源から電力供給するモータ導体を備えたモータを有し、個々のモータ導体は、パージされた可撓性チューブの内部に収容される、請求項１４に記載の塗装ロボット。

【請求項18】

色変更装置及び前記ポンプ装置が、前記取り付けスタンドの裏側のキャビネット内に配置され、前記キャビネットは前記ロボットベースの反対側にあり、それにより前記色変更装置及び前記ポンプ装置は、前記塗装キャビンの外の作業者通路から整備可能である、請求項１４に記載の塗装ロボット。

【請求項19】

前記ポンプ装置は、塗料を前記塗装アプリケータにポンプ輸送するように構成された第１のポンプと、溶剤を前記供給ラインに押し込んで前記塗装アプリケータに送る第２のポンプとを含む、請求項１４に記載の塗装ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年３月３日に提出された、タイトルを「次世代塗装ロボット」とする米国特許仮出願第６２／６６６１３４号の優先権の利益を請求するものである。

【0002】

本開示は、広くは、ロボット塗装装置の分野、より具体的には、自動車の車体又は構成部品を塗装するために使用される改良されたロボットシステムに関する。この改良は、機器のメンテナンスや洗浄のために塗装プロセスを中断することなく継続的に稼働する、塗装工場の現代のニーズを満たすために提供される。液体供給システムは、バルブ、ポンプ、及び液体ラインを含み、これらは、スプレーブースの外に取り付けられている間、塗装作業を停止せずに修理可能であり、色の変化時間と塗装の無駄を最小限に抑えるために提供される。柔軟性とリーチが改善された強化されたロボット運動学により、スプレーブースの設置面積が小さくなり、流体供給システムからアプリケータまでの塗装ラインが短くなる。ロボットアプリケーションコンポーネントの主要な要素へのアクセスは、塗装作業中に塗装蒸気を作業者の通路に放出することなく、アプリケーターエンドコンポーネントの修理とクリーニングを行うためのエアロックメンテナンスコンパートメントによって可能となる。

【背景技術】

【0003】

従来技術に係る塗装ロボット及びスプレーブースが周知である。連続搬送システム及び停止ステーションシステムの双方において車体の外表面を塗装するために使用される典型的な従来技術のスプレーブースは、スプレーブース、複数の塗装ロボット、及びその周囲に配置された開閉ロボットを含む。これらのロボットは、床、壁、天井、又はサイドレールに取り付け可能である。塗装ロボットは、霧状の塗料を車体に向かわせるためのスプレーガン又は回転式アプリケータのいずれかを搭載している。

【0004】

スプレーブースは、ペイントブース、スプレーキャビン、又はペインティングキャビン等としても知られており、スプレーブースからの蒸気を含む空気を処理して排出し、人間が存在する作業者通路に塗料の蒸気が入るのを防ぐ高度な環境・空気処理装置を有する。保守作業員と設備オペレータは、塗装作業が停止したときにのみスプレーブースに入ることができ、蒸気を含む空気が排出されて新鮮な空気に置き換わるまで待たなければならない場合がある。機器の清掃及び保守のために、塗装作業はその作業中に定期的に停止される。停止期間は４時間ごとに３０分にもなる場合があり、これは非常にコストがかかる。

【0005】

上述の塗装ロボットシステムは、自動車業界によく貢献しており、高品質の車両塗装仕上げを実現するとともに、塗装蒸気への人間の曝露を最小限に抑え、塗料の無駄や環境への影響を抑制する。しかし、効率を改善し、コストと無駄を削減するという絶え間ない圧力の下では、現在の塗装ロボットのいくつかの態様は最適ではないと認識されている。

【0006】

現在の塗装システムの欠点の１つは、カラーチェンジャ及び流体ポンプ装置がスプレーブース内、典型的にはロボットアームの先端に配置されており、故にこれらの要素を保守するために自動化ゾーンをシャットダウンする必要があることである。上述のように、塗装ラインのダウンタイムはコストがかかり、可能な限り回避する必要がある。現在の塗装ロボットの液体ポンプ装置は、典型的には、アプリケータの近くのロボットの外側アーム上に配置されており、このことは、流体供給装置を保守するために技術者がスプレーブースに入る必要があることを意味する。さらに、外側アームに対する流体供給装置の従来の配置は、ロボットアームのサイズ及び重量を劇的に増加させる。この理由は、全ての色のホース及び継手をアームの全長に沿って引き回す必要があり、さらに流体供給装置自体によって外側アームが大型化しかつ重くなるからである。

【0007】

現在の塗装ロボットの別の制約は、移動するロボットアームに流体供給装置を配置し、多数の塗料制御ラインを色変更・流体ポンプ装置に向けて引き回すために、ロボットの到達範囲及び柔軟性が制限されることである。この構成では、特にロボットが設置点の近くで塗装を行いかつアームがきつく折り畳まれる近距離（ニアリーチ）において、柔軟性が大幅に制限される。ロボットに近距離の柔軟性がないために、ペイントスプレーブースは、車両とスプレーブースの壁との間のクリアランスが所望のものより大きく設計され、故にスプレーブースの容積が増加し、スプレーブースを環境面で制御するためのコストが増加する。また近距離の柔軟性がないことは、あるロボットから次のロボットまでのダウンライン距離が必要以上に長くなることを意味し、これにより、スプレーブースの長さ及び容積が増加する。さらに、柔軟性がないことは、個々のロボットが車両の片側の内面及び外面の全てを塗装できない場合があることを意味し、故により多くのロボットを塗装ラインに設置する必要がある。

【0008】

現在の塗装ロボットのさらなる別の制約は、ロボットの清掃及び保守を行うために、塗装作業を定期的に停止しなければならないことである。塗装ロボットアーム、特に、塗料のスプレーに最も近いアームの部分（塗装アプリケータ自体、及びアプリケータ近くの外側アーム）には、かけ過ぎた（オーバースプレー）塗料が蓄積することが避けられない。オーバースプレーがロボットの動作に悪影響を与えるのを防ぐために、定期的に清掃及びメンテナンスを行う必要がある。アプリケータのクリーニングや交換、ロボットアームのオーバースプレーカバーの交換、窓やクリーナーシステムの拭き取り等、これらのメンテナンス作業は、典型的には４時間ごとに実行される。スプレーブース内で発生するこれらの作業の全てを実行するには、クリーニング時間である約３０分間、ブースゾーンを（車両の塗装をせずに）ロックアウトする必要がある。このクリーニング時間は、塗装ラインのダウンタイムを意味し、非常にコストがかかる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

車両の塗装作業の効率を改善し、コストと無駄を削減するために、上述の欠点に対処する新しい塗装ロボットの設計が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の教示によれば、高度な流体供給システム構造、強化されたキネマティクス、及びサービスエアロックコンパートメントを備えた次世代塗装ロボットが開示される。開示される塗装ロボットは、ロボットの取り付け台座の裏側に色変更バルブ、洗浄バルブ、及びポンプハードウェアを配置した流体供給システムを含み、技術者がスプレーブースに入る必要なしに修理可能である。流体供給システムはまた、ロボットアームを非常に小型で軽量にすることを可能にし、色を変更しているときの塗料の無駄と待機時間を最小化するように構成される。開示されたロボットはまた、冗長な内側アームの回転を提供する関節を含み、これは、ロボットアームからの色変更・流体供給装置の排除と組み合わされて、近距離の柔軟性を劇的に改善でき、それによりスプレーブースを小型化できる。本開示に係る改良されたロボット塗装システムは、簡素化された外側アーム構造、遠隔取り付けされた流体供給装置、及び特別に構成されたエアロックブースにより、塗装作業を停止することなく、かつスプレーブースの作業領域に人が入ることなく、日常の清掃及び保守を実行する機能を提供する。エアロックブースは、ロボット台座に隣接し、ロボットの外側アーム全体、手首、及びアプリケータの完全な保守性を実現する。

【0011】

現在開示されているデバイスの追加の特徴は、添付の図面と併せて、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】本開示の実施形態に係る、６軸の次世代塗装ロボットの図である。

【図1B】図１Ａの次世代塗装ロボットの７軸バージョンのための、任意の手首関節構造の図である。

【図2A】図１Ａの次世代塗装ロボットの６軸バージョンのための関節構造を示す模式図である。

【図2B】図１Ｂの次世代塗装ロボットの７軸バージョンのための関節構造を示す模式図である。

【図3】図１の次世代塗装ロボットを、スプレーブース外側の作業者通路側から見た図であり、取り付けスタンドの裏側が、流体供給、空気圧・電気制御機器のキャビネットとして機能する。

【図4】本開示の実施形態に係る図１の次世代塗装ロボットの端面図であり、ロボット及び塗装中の車体がスプレーブース内にあり、作業者及び取り付けスタンドがスプレーブースの壁の外側に位置し、流体供給、空気圧・電気制御機器のキャビネットとして機能する。

【図5】流体供給装置を備えた２台の次世代塗装ロボットの側面図であり、流体供給装置は、１台のロボットの取り付けスタンドの裏側のキャビネットの内側に示される。

【図6】スプレーブース内の車体の異なる部分を同時に塗装している２台の次世代塗装ロボットの上面図であり、ロボット及びスプレーブース構造をさらに示す。

【図7A】本開示の実施形態に係る、塗装、洗浄及び色変更に使用されるバルブ及びギヤポンプを含む流体供給システムの模式図である。

【図7B】本開示の実施形態に係る、塗装、洗浄及び色変更に使用されるバルブ及びギヤポンプを含む他の流体供給システムの模式図である。

【図8A】本開示の実施形態に係る、塗装、洗浄及び色変更に使用されるバルブ及びキャニスタポンプを含む流体供給システムの模式図である。

【図8B】本開示の実施形態に係る、塗装、洗浄及び色変更に使用されるバルブ及びキャニスタポンプを含む他の流体供給システムの模式図である。

【図9】図７－８に示す流体供給システム、及び図１－６の次世代塗装ロボットを用いた、塗装とシステムメンテナンスの方法のフローチャートである。

【図10】本開示の実施形態に係る、車体の乗員前部ドアの内側部分を塗装している次世代塗装ロボットの図である。

【図11A】前世代の塗装ロボットを使用するように構成された塗装プロセスラインの図である。

【図11B】本開示の次世代塗装ロボットを使用して、図１１Ａのラインと同じ単位時間当たりのジョブ数を処理するように構成された塗装プロセスラインの図である。

【図12】本開示に係る１台の次世代塗装ロボットの上面図であり、このロボットは、エアロックブース内の作業者が塗装プロセスラインを停止したり、塗装プロセスラインを清浄空気で洗い流したりすることなく、外側アーム及びアプリケータの洗浄及び保守を実行できるサービス位置に配置されている。

【図13】図１２に示すエアロックブース及びロボット構造を用いた、次世代塗装ロボットの外側アーム及びアプリケータを洗浄する方法のフローチャートである。

【図14】本開示の実施形態に係る、密閉されたロボット関節の外部に配線されたモータ導体ケーブルを備えた次世代塗装ロボットの図である。

【図15A】本開示の他の実施形態に係る、ロボットベースが非水平軸を中心に回転し、取り付けスタンドがスプレーブース内に突出する次世代塗装ロボットの構造を示す。

【図15B】本開示の他の実施形態に係る、ロボットベースが非水平軸を中心に回転し、取り付けスタンドがスプレーブース内に突出する次世代塗装ロボットの構造を示す。

【図15C】本開示の他の実施形態に係る、ロボットベースが非水平軸を中心に回転し、取り付けスタンドがスプレーブース内に突出する次世代塗装ロボットの構造を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次世代塗装ロボットに関する本開示の実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、開示された装置又はそれらの用途若しくは使用を制限することを決して意図するものではない。例えば、塗装ロボットは、コンベアライン上で車両を塗装するという文脈で説明されているが、ロボットは、他の種類の対象を塗装又は処理するアプリケーションを見出すことが期待されている。開示された方法に関して、提示されたステップは本質的に例示的なものであり、故にステップは、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、追加し、削除し、又は並べ替えることができる。

【0014】

上述の既存の塗装ロボットの欠点に対処するために、以下の特徴、すなわち、向上した塗装効率、削減されたアーム当たりの設置コスト、ロボットのサービス及び清掃による、短縮されたスプレーブースのダウンタイム、向上したロボットの稼働時間／可用性、低減された色変更の無駄、内側及び外側のアームリンクの長さの異なる選択肢、向上した近距離（ニアリーチ）の柔軟性、２軸及び３軸手首の選択肢、並びに、向上した塗装ボディの移送効率を備えた全く新しいロボットが設計された。

【0015】

図１Ａは、本開示の一実施形態に係る、６軸の次世代塗装ロボット１００の図である。次世代塗装ロボット１００は、上述の従来技術の塗装ロボットの制限を克服するために必要な柔軟性及び保守性を提供するように構成されている。次世代塗装ロボットにより、以前の構造よりも大幅に少ないスプレーブースの床面積を使用して車両塗装プロセスラインを実施でき、メンテナンス及びクリーニングに必要なダウンタイムが大幅に削減される。

【0016】

６軸ロボット１００は、固定ベース取り付けスタンド１１０に取り付けられる。タレット又はロボットベース１１２は、ジョイントＪ１（後の図で特定され番号付けされた関節）において、取り付けスタンド１１０に回転可能に取り付けられる。一実施形態では、ジョイントＪ１は、実質的に水平であり、スプレーブースの側壁、スプレーブースの中心面、及びコンベヤ方向に垂直な軸を有する。他の実施形態では、ジョイントＪ１は、概ねスプレーブースの中心面に向けられているが水平ではなく、代わりに水平から３０°等の角度で傾斜した軸を有する。第１の内側アーム部１１４は、ジョイントＪ２においてタレット１１２に結合される。ロボット１００の全ての関節は、規定された軸回りの回転である単一の自由度を提供する回転関節であり、許容される回転運動は、図１Ａの円弧矢印で示される。第２の内側アーム部１１６は、ジョイントＪ３において第１の内側アーム部１１４に連結される。第１の外側アーム部１１８は、ジョイントＪ４において、エルボーとしても知られる第２の内側アーム部１１６に結合される。第２の外側アーム部１２０は、ジョイントにおいて第１の外側アーム部１１８に結合される。手首部１２２は、ジョイントＪ６において第２の外側アーム部１２０に結合される。アプリケータ１３０は、塗料の塗布に最適化された角度で、手首部１２２に固定的に取り付けられる。

【0017】

次世代塗装ロボット１００は、外側アーム１２０上ではなく、取り付けスタンド１１０内又はその近くに流体供給装置（ポンプ、バルブ、カラーチェンジャ、洗浄回路等）を配置することにより、保守を容易にするように最適化されている。図１Ａに示すように、単一のアプリケータ供給ライン１４０のみがロボットアームに沿って配設され、アプリケータ１３０に塗料を供給する。全てのアームから複数の塗料供給ラインを排除し、さらにポンプ、バルク塗料供給ライン、及び関連する色変更バルブを外側アームから排除することにより、ロボット１００の全てのアームは、従来の塗装ロボットよりもはるかに嵩張らず、はるかに軽量である。冗長な内側アーム回転（ジョイントＪ３）に連動する細いアームは、後述する他の特徴とともに、ロボット１００が従来技術の塗装ロボットよりもはるかに優れた柔軟性、特に近距離の柔軟性を有する結果となる。塗装及び色変更に必要な追加のバルブは、ロボットアームの端部、及びロボットアプリケータ内にも配置可能であり、修理用メンテナンスブース内の作業者に容易に提供される。

【0018】

図１Ｂは、図１Ａの次世代塗装ロボット１００の７軸バージョンのための、任意的な手首関節構成の図である。手首ジョイント１６０は、図１Ａの手首部１２２の代わりとなる第１の手首部１６２を含む。第２の手首部１６４は、第１の手首部１６２に回転可能に連結され、アプリケータ１３０は、塗料の塗布に最適化された角度で第２の手首部１６４に固定的に取り付けられる。図１Ｂの７軸構成は、アプリケータ１３０のための追加の自由度を提供し、これはいくつかの塗装用途で必要とされる場合がある。

【0019】

図２Ａ／２Ｂは、図１Ａ及び１Ｂの次世代塗装ロボット１００の６軸及び７軸バージョンの関節構成を示す模式図である。当業者には理解されるように、そして図２Ａ及び２Ｂに示すように、ジョイントＪ１－Ｊ６は、本質的に、各々が前のジョイントと直交するように方向付けられた一連の回転ジョイントであり、ある部分の、他の部分に対する回転・曲げ運動を提供する。図２Ａでは、ジョイントは次のように説明され得る。Ｊ１（１６６）は、取り付けスタンド１１０に対してタレットを回転させる。Ｊ２（１６８）は、タレット１１２に対する内側アームの曲げを提供する。Ｊ３（１７０）は、タレット１１２に対する内側アームの「冗長な」回転を提供する。Ｊ４（１７２）は、内側アームに対して外側アームを曲げる肘関節である。Ｊ５（１７４）は、外側アームを回転させる。Ｊ６（１７６）は、手首における曲げを提供する。スピン軸とも呼ばれる手首の最終的な回転は、図２ＢではＪ７（１７８）として示される。

【0020】

６軸構成及び７軸構成の双方において、内側アームの長さ１９４は、Ｊ２（１６８）からｊ４（１７２）までの距離として定義され、外側アームの長さ１９６は、Ｊ４（１７２）からＪ６（１７６）までの距離として定義される。アームの長さ１９４及び１９６はロボット１００の到達範囲に影響するので、内側アームの長さ１９４及び外側アームの長さ１９６は、次世代塗装ロボット１００の重要な設計パラメータである。組み合わせたアーム長さに対するアプリケータ供給ライン１４０の全長も、重要な設計要素である。

【0021】

上述のキネマティクスと、ロボットアームの上流側（取り付けスタンド１１０内又はその近く）への流体供給装置の配置とにより、次世代塗装ロボット１００は、既存の塗装ロボットに比べて多くの改善点を有する。ロボット１００は、ロボットアームの重量と、これに関連する設置コストとを大幅に削減する。ロボット１００はまた、固定ベースロボットを備えた大きく有用な作業範囲を提供する。車体とブース壁の間の狭いスペース内にアームを留まらせるために、自由度と近距離の柔軟性とを備えた、上流から下流への継続的な処理が可能である。さらに、ロボット１００は、ロボットの関節の移動範囲を制限しないように、関節を介してアプリケータに少なくとも１つの塗料供給ラインを配設する手段を提供する。またさらに、次世代塗装ロボット１００は、ロボット１００の必要な清掃及び保守による塗装ラインのダウンタイムを最小化するように構成されている。次世代塗装ロボット１００のこれら全ての態様について、以下に詳細に説明する。

【0022】

図３－６についての以下の説明は、部品の交換及び修理を簡素化するように構成された新しい流体供給回路を含む、スプレーブースでのロボット１００の使用を記載する。図７－８は、いくつかの液体供給回路の詳細を示し、スプレーブースの外側に配置された流体供給コンポーネントの大部分の利点を全て実現しつつ、色の変更時間と塗料の無駄をいかにして最小化するかを示す。

【0023】

図３は、スプレーブースの外側の作業者通路から見た次世代塗装ロボット１００の図であり、作業者１９０が取り付けスタンド１１０の近くに立っている。

【0024】

図４は、スプレーブース端面図における次世代塗装ロボット１００の図であり、ロボット１００及び塗装されている車両３００は、スプレーブース２００の内側にあり、作業者１９０及び取り付けスタンド１１０は、スプレーブース２００の側壁２１０の外側に位置している。コンベヤ２２０は、連続運動又は停止ステーション搬送のいずれによっても、ブース２００を通して車体を運ぶ。コンベヤ２２０上の車両３００の動きは、図４ではビューワに向かっている。スプレーブースの中心面２２２は端面図に示され、中心面２２２は壁２１０と、これに対向するスプレーブース２００の壁（図示せず）との間の中心にある。図４の実施形態では、タレット１１２と取り付けスタンドの１１０との間のジョイントＪ１は、水平な回転軸を有するが、この軸は、いくつかの用途のために水平から傾斜してもよい。

【0025】

理解すべき（後の図に示される）ことは、ロボット１００の追加の実施例が側壁２１０及び対向する側壁に沿って配置され、それにより、コンベヤ２２０に沿って移動する車両又は他の部品の連続塗装が可能な塗装ブースが提供されることある。クリーニングスタンド２３０は、作業者の位置の真向かいで、スプレーブース２００内で側壁２１０近くのロボット１００に隣接配置される。ロボット１００は、色変更洗浄及び清掃タスクのためにホーム又はサービス位置に戻り、この構成では、アプリケータ１３０は、クリーニングスタンド２３０の上部に配置される。これについては、以下でさらに説明する。

【0026】

図５は、２台の次世代塗装ロボット１００を示す塗装プロセスラインの側面図であり、ロボット１００のうちの１つの取り付けスタンド１１０の裏側のキャビネット内に流体供給装置が視認できる。図５では、１台のロボット１００（右側）は、車両３００のフードを塗装しており、他方のロボット１００は、そのホーム又はサービス位置で清掃スタンド２３０に配置されている。右側の取り付けスタンド１１０は、所定位置にあるカバーを有し、該カバーはキャビネット内の流体供給・空気圧機器を隠す。図５では、ロボット１００及び車両３００の一部が窓を通して見えるが、側壁２１０の残りの部分は省略されている。

【0027】

前述のように、次世代塗装ロボット１００は、ロボットアームの上流に流体供給装置を備えるように構成され、ロボットアームの小型化及び軽量化、ロボットの柔軟性、多くの塗装色のサポート、並びにコンポーネントの保守性に関して大きな利点をもたらす。好適な実施形態では、カラーチェンジャ１８０及びポンプ装置１８２は、取り付けスタンド１１０の裏側（スプレーブース２００の内側ではなく、作業者通路側）のキャビネット１８４内に配置される。カラーチェンジャ１８０は、異なる色の塗料を運ぶ多数の供給ライン（典型的には４８個以上、図示せず）を有し、さらに、塗装色の１つを、第１の供給ライン（図示せず）を介してポンプ装置１８２に供給するために選択する自動制御バルブを含む。ポンプ装置は、キャニスタ式の装置、ギヤポンプ装置、又は塗料をアプリケータ１３０にポンプ輸送するのに適した他の構造であり得る。アプリケータ供給ライン１４０（図１に示す）は、ポンプ装置１８２から塗料を受け取り、アプリケータ１３０に提供する。アプリケータ供給ライン１４０は、取り付けスタンド１１０の穴１８６を通り、ジョイントＪ１においてタレット１１２の穴を通り、ロボットアームに沿ってアプリケータ１３０に達し、その過程で任意に他のジョイント（Ｊ３、Ｊ５等）も通過する。複数のポンプ及び複数の供給ライン（図示せず）が使用可能である。

【0028】

他の構造の実施形態では、カラーチェンジャ１８０及びポンプ装置１８２は、他の場所に、好ましくは、外側アーム上又はその近くではなく、ロボットベース上又はその近くに配置することができる。例えば、カラーチェンジャ１８０及びポンプ装置１８２は、いずれもタレット１１２に取り付け可能である。或いは、カラーチェンジャ１８０をキャビネット１８４内に取り付け、ポンプ装置１８２をタレット１１２又は第１の内側アーム部１１４に取り付けてもよい。いずれの場合でも、カラーチェンジャ１８０及びポンプ装置１８２は、それらを修理又は交換すべき場合に、作業者通路から（場合によっては壁２１０の小さなポート穴を通して）それらにアクセスできるように有利に配置される。スプレーブースの生産性は、次世代塗装ロボット１００の構成により、流体供給装置の修理のためのダウンタイムを回避することで劇的に向上する。

【0029】

図５において、距離２５０は、隣接するロボット１００間のピッチ又は間隔を表し、ロボット１００の多く（２つ超）がスプレーブース２００の各側に沿って設置されることが理解されるべきである。離隔距離２５０と、スプレーブース２００のサイズに対する離隔距離２５０の影響については、以下でさらに説明する。安全インターロックされた侵入ゲート（又はバリア、又はガード）２８６は、作業者１９０が保護ゾーン内に到達することを可能にしつつ、作業者１９０がスプレーブース２００に入るのを防ぐために提供される。これについては、以下でさらに説明する。

【0030】

図６は、スプレーブース２００内の車両３００の異なる部分を同時に塗装する２台の次世代塗装ロボット１００を示す塗装プロセスラインの上面図である。図６では、ロボット１００の１つが車両３００の右前ドアを塗装し、他のロボット１００が車両３００のフードを塗装している。ブースの中心面２２２は、側壁２１０とこれに対向する側壁２１２との中間に位置する、図６の上端図に見ることができる。ロボット１００の追加の実施例は、後述するように、反対側の側壁２１２に沿って設置される。

【0031】

また、図６には、各ロボット１００の取り付けスタンド１１０に隣接するエアロックブース２８０も示される。各エアロックブース２８０は、通路側入口ドア２８２及びブース側入口ドア２８４を有する。以下でさらに説明する処理では、（自給式呼吸装置又は線条呼吸ホースを任意に着用できる）サービス要員は、全ての塗装作業を停止してスプレーブース２００を新鮮な空気で洗い流す必要なく、エアロックブース２８０に入り、通路側入口ドア２８２を閉め、ブース側入口ドア２８４を開け、ロボット１００に対して所定の清掃及び保守タスクを実行することができる。

【0032】

図４－６には、スプレーブース座標フレーム４００が示される。スプレーブース座標フレーム４００は、スプレーブース中心面２２２内の点であって、典型的にはコンベヤ２２０より下方の高さに原点を有する。座標フレーム４００は、コンベヤ２２０の移動方向（図５及び６では左から右）に向けられたＸ軸と、上向きのＺ軸とを有する。これにより、図４及び６に示すように、座標フレーム４００のＸＺ平面がスプレーブースの中心面２２２に一致する。座標フレーム４００は、反対側の側壁２１２に向けられた（側壁２１０から離れた）Ｙ軸を有する。これにより、座標フレーム４００のＸＹ平面は、スプレーブース２００の床と一致する平面等の水平面となる。

【0033】

図５及び６において、離隔距離２５０は、側壁２１０に沿ったロボット１００間のピッチ又は間隔を示す。（アームのキネマティクス、取り付けスタンドでの流体供給装置の配置、細いアーム構造等による）次世代塗装ロボット１００の近距離の柔軟性により、距離２５０は１．５－２．０メートル程度と小さくすることができる。距離２５２は、反対側の側壁２１２上のロボット１００間の間隔であり、距離２５２は、距離２５０とは異なる場合がある。例えば、スプレーブース２００の１つの設計構成では、側壁２１０に沿ったロボット１００は、離隔距離２５０を最小にして配置することができ、これらのロボットは、車両３００の手前側面及びクロスカーの全ての外面（フード、ルーフ、リフトゲート）の塗装を担当し、一方で、反対側の側壁２１２に沿ったロボット１００は、距離２５０よりも大きい離隔距離２５２で配置され、これらのロボットは、車両３００の手前側部分のみの塗装を担当する。

【0034】

図３－６は、ロボット１００の詳細と、そのようなロボットが塗装プロセスラインで何台使用されるかを示す。高度なキネマティクス、及びロボットアームの上流に流体供給装置を配置することにより、次世代塗装ロボット１００は、ロボットアームの重量と嵩を大幅に削減し、柔軟性と近距離を改善し、ロボット１００に必要な洗浄及び保守による塗装ラインのダウンタイムを最小化するように構成されている。次世代塗装ロボット１００はまた、上述の利点の全てを提供する一方で、後述する高度な流体供給回路を使用して、色変更操作中の廃塗料及びサイクル時間を最小限に抑える。

【0035】

図１－６に示す次世代塗装ロボット１００の他の重要な利点は、アプリケータ供給ライン１４０の長さが最小化されることである。アプリケータ供給ライン１４０をいくつかのジョイントの中心に通して配設することで、ロボットアームの細い構成により、アプリケータ供給ライン１４０の長さは、内側アームと外側アームの合計長さ（図２の１９４及び１９６）に１．６メートルのサービス長を加えた長さよりも短い長さに維持することができる。この供給ラインの長さの最小化は、アプリケータ１３０で適切な塗料圧力を維持するという観点と、色変更塗料廃棄を最小化するという観点との双方から重要である。色の変更時間をさらに短縮する必要がある場合は、図７及び８に示す複数のポンプシステム及び流体供給ラインが使用可能である。

【0036】

図７Ａは、本開示の一実施形態に係る、塗料塗布、洗浄及び色変更に使用される流体供給システム７００の模式図である。流体供給システム７００は、図５のカラーチェンジャ１８０を表すカラーチェンジャ７８０と、図５のポンプ装置１８２を表すポンプ装置７８２とを含む。カラーチェンジャ７８０及びポンプ装置７８２は、多種類の塗料のために特別に構成される。また図７には、前述のアプリケータ供給ライン１４０及びアプリケータ１３０も示される。カラーチェンジャ７８０及びポンプ装置７８２は、スプレーブース２００の外側に配置され、アプリケータ供給ライン１４０は、側壁２１０を通って、ロボットアームに沿ってアプリケータ１３０の入口点まで配設される。図７及び８の全ての実施形態において、ポンプ装置からアプリケータ１３０までのアプリケータ供給ライン１４０の長さは４．４メートル未満である。

【0037】

溶剤ベースの流体供給システム７００は、カラーチェンジャ７８０において多数の色をサポートし、１５秒で色の変更を完了することができ、色変更のための無駄な塗料を制限し、色変更のための無駄な溶剤を制限する。流体供給システム７００はこれらの機能を、２つのギヤポンプ（１つは塗料用、もう１つは溶剤用）と、空気、塗料及び溶剤用の一連のバルブとを使用して、最適化されたバルブ制御方式とともに提供する。

【0038】

流体供給システム７００は、以下のように動作する。カラーチェンジャ７８０のバルブの１つが開かれ、第１の供給ライン７１０を介してポンプ装置７８２に特定の色の塗料を供給する。第１のギヤポンプ７２０は、アプリケータ供給ライン１４０を介して塗料をアプリケータ１３０にポンプ輸送する。トリガーバルブ７４０は、アプリケータ１３０からの塗料の実際の噴霧を制御する。圧力調整器７４２は、第１のギヤポンプ７２０の上流に設けられ、圧力センサ７４４は、第１のギヤポンプ７２０の下流に設けられる。ポンプ及びバルブは全て、プロセッサを備えた制御装置によって操作され、制御装置は、ロボットの動作、トリガーバルブ７４０を介した塗料の実際の噴霧、ここで説明する色変更シーケンスの開始等を制御する。

【0039】

現在の色の塗装が完了に近づくと、塗装バルブ（例えばＣ１）が閉じて、カラーチェンジャ７８０からの塗料の流れが止まる。アプリケータ１３０による塗装が続く間、溶剤バルブ７４６が開かれて、塗料は第１の供給ライン７１０に押し込まれ、第１のギヤポンプ７２０にほぼ到達するが、第１のギヤポンプ７２０内には入らない。このとき、第１のギヤポンプ７２０が停止し、バルブ７４８が閉じ、バルブ７５０が開き、第２のギヤポンプ７３０が作動して、溶剤を供給ライン１４０にポンプ輸送する。第２のギヤポンプ７３０は、低粘度の溶剤をポンプ輸送するために厳しい許容誤差で設計された高効率ポンプである。アプリケータ１３０による塗装が継続している間、第２のギヤポンプ７３０は、アプリケータ供給ライン１４０内の塗料をアプリケータ１３０に押し出し、塗料の大部分を車両塗装に使用できるようになる。溶剤の流れは、溶剤がアプリケータ１３０にほぼ到達したときを決定するためにポンプ７３０によって計量される。溶剤の押し出し機能が発生する塗装サイクルの終わりに向かって、カラーチェンジャ７８０、流体調整器７４２、ギヤポンプ７２０及び塗料圧力センサ７４４は、カラーチェンジャ溶剤バルブ及び空気バルブを順次操作し、最後に次の色バルブを開くことによって、放出バルブ７５２を通して、次の色で洗浄・プライミングされる。

【0040】

部品塗装が完了すると、ロボット１００は、アプリケータ１３０がアプリケータクリーナ２３０に入るホーム位置に戻る。ここで、第２のギヤポンプ７３０からの溶剤が、塗料の残りをアプリケータ供給ライン１４０及びアプリケータ１３０から押し出す。同時に、ポンプ７３０からの溶剤はまた、第１のギヤポンプ７２０とバルブ７４８との間の短い通路を洗い流すために使用され、残留物はダンプバルブ７５２を通して洗い流される。次に、圧縮空気が空気バルブ７５６を通して供給されて、アプリケータ供給ライン１４０及びアプリケータ１３０からの溶剤を乾燥させる。次に、アプリケータ供給ライン１４０は、アプリケータ１３０に向かい、トリガーバルブ７４０を通ってアプリケータクリーナ２３０内に至る塗料を正確に計量するために、ポンプ７２０を使用して次の色でプライミングされる。次に、ロボット１００は、アプリケータ１３０が次のジョブを塗装する準備ができているホーム又はサービス位置に戻る。

【0041】

図７Ｂは、本開示の他の実施形態に係る、溶剤ベースの塗料塗布、洗浄及び色変更に使用される流体供給システム７７０の模式図である。流体供給システム７７０は、主に溶剤ポンプの位置及び接続性において、図７Ａのシステム７００と異なる。システム７７０では、第２のギヤポンプ７９０（低粘度溶剤をポンプ輸送するために厳しい許容誤差で設計された高効率ポンプ）が、第１のギヤポンプ７２０の上流に配置される。色変更の時間になると、カラーチェンジャ７８０からの塗料の流れが遮断され、第２のギヤポンプ７９０は、ライン７９２を介して、作動し続ける第１のギヤポンプ７２０に直接、溶剤を供給する。このようにして供給された溶剤は、第１のギヤポンプ７２０の洗浄を開始するとともに、アプリケータ供給ライン１４０を通して塗料をアプリケータ１３０に押し出す。アプリケータ供給ライン１４０内の溶剤がアプリケータ１３０にほぼ到達すると、ロボット１００がアプリケータ１３０をアプリケータクリーナ２３０に戻し、システム７７０は、システム７００について説明したものと同様の方法で、バルブを使用して必要な溶剤の流れを生じさせ、次に圧縮空気を供給することにより、システムのクリーンアウトサイクルを完了する。

【0042】

さらなる他の択一的実施形態では、第２のギヤポンプ７３０又は７９０の代わりに圧力調整器及び流量計を使用して、塗料をアプリケータ供給ライン１４０から押し出すのに使用される溶剤の流れを計量することができる。

【0043】

先に概説したように、流体供給システム７００及び７７０は、色変更時間及び無駄な塗料を最小限に抑えながら、ロボットの上流にカラーチェンジャ７８０及びポンプ装置７８２を配置することを可能にする。このスプレーブース外側でのロボット上流の配置、故にいくつかの実施形態では作業者通路からサービス可能であるこの配置は、塗装作業の稼働時間の増加を実現する重要な要素である。

【0044】

図８Ａは、本開示の一実施形態に係る、塗料塗布、洗浄及び色変更に使用されるバルブ及びキャニスタポンプを含む流体供給システム８００の模式図である。流体供給システム８００は、図５のカラーチェンジャ１８０を表すカラーチェンジャ８８０と、図５のポンプ装置１８２を表すポンプ装置８８２とを含む。カラーチェンジャ８８０及びポンプ装置８８２は、水性塗料用に設計されている一方で、溶媒ベースの塗料を使用し、水性塗料に移行する（例えば、双方が単一の塗装アプリケーションで使用される）オプションも提供する。図８Ａにはまた、前述のアプリケータ供給ライン１４０及びアプリケータ１３０が示され、アプリケータ１３０はスプレーブース２００の内側に配置され、カラーチェンジャ８８０及びポンプ装置８８２はスプレーブース２００の外側に配置され、アプリケータ供給ライン１４０は側壁２１０の穴を通過する。

【0045】

流体供給システム８００は、カラーチェンジャ８８０において最大４８の異なる色をサポートし、１５秒未満で色変更を完了することができ、色変更のための無駄な塗料を１０ｃｃ未満に制限し、色変更のための無駄な溶媒を１５０ｃｃ未満に制限する。流体供給システム８００はこれらの機能を、２つのキャニスタポンプ（塗料用の大きなキャニスタ、及び溶剤用の小さなキャニスタ）と、空気、塗料及び溶剤用の一連のバルブとを使用して、最適化されたバルブ制御方式とともに提供する。より速い色変更が必要な場合は、２つの独立したポンプシステムと、アプリケータへの２つの流体供給ラインとを有するようにシステムを複製できる。一方のシステムが塗装している間、もう一方のシステムは次の車両の次の色を準備することができる。

【0046】

流体供給システム８００は、以下のように動作する。カラーチェンジャ８８０のバルブＣ１－Ｃ４の１つが開かれ、第１の供給ライン８１０を介してポンプ装置８８２に特定の色の塗料を供給する。塗料キャニスタ８２０は、バルブ８２４が開いた状態でピストン８２２を引き戻し、故に塗料キャニスタ８２０には、塗装用途に必要な量の塗料チャージが充填される。次に、バルブ８２４が閉じ、バルブ８２６が開き、ピストン８２２が所定の速度で作動（移動）して所望の流量で塗料をアプリケータ１３０に供給し、塗料を車両に塗布すべくバルブ８３２が開く。

【0047】

現在の色の塗装が完了に近づき、塗料キャニスタ８２０が空になると、塗装バルブ８２６が閉じ、溶剤バルブ８３４が開く。次に、溶剤キャニスタ８３０が、制御された速度で作動（移動）し、溶剤のチャージが、アプリケータ供給ライン１４０内の塗料をアプリケータ１３０に押し出し、塗料の大部分を車両の塗装に使用することができる。

【0048】

次に、ロボット１００は、アプリケータ１３０がアプリケータクリーナ２３０に入るホーム／サービス位置に戻る。同時に、バルブ８４４、８２４、８４２及び８２６が開き、溶剤バルブ８４０及び空気バルブ８５０が順次操作されて、塗料キャニスタ８２０を含む開回路を、放出バルブ８４４を通して洗浄・乾燥する。洗浄ステーションでは、溶媒キャニスタ８３０からの溶剤が、塗料の残りをアプリケータ供給ライン１４０及びアプリケータ１３０から押し出す。

【0049】

次に、キャニスタ８２０は、新しい塗装色の準備ができており、先ずシステム８００が真空にさらされ、次にカラーチェンジャ８８０の塗装色バルブＣ１－Ｃ４の１つが開く。キャニスタ８２０は適切な量の塗料を吸引し、次に流体供給システム８００は新しい塗料色で十分にプライムされる。キャニスタ８２０に次の色が装填されている間、溶剤キャニスタ８３０は、新しいチャージの溶媒を吸引し、次にアプリケータ供給ライン１４０は、次の充填の準備のために乾燥される。ピストン８２２は、アプリケータクリーナ２３０内にある間に、少量の新しい塗料色をアプリケータ１３０にロードするために前進する。次にロボット１００は、アプリケータクリーナ２３０を離れ、ホームポジションに進み、その後、塗装を再開する。

【0050】

図８Ｂは、本開示の別の実施形態に係る、水性塗料の塗布、洗浄及び色変更に使用される流体供給システム８７０の模式図である。流体供給システム８７０は、主に溶剤ポンプの位置及び接続性において、図８Ａのシステム８００とは異なる。システム８７０において、溶剤キャニスタ８３０は、塗料キャニスタ８２０に隣接して配置される。これにより、塗料キャニスタ８２０に塗料を供給しかつ塗料キャニスタ８２０及び溶剤キャニスタ８３０の双方に溶剤を供給するために、ポンプ装置８８２で使用されるバルブが少なくとも１つ少なくなる。

【0051】

先に概説したように、流体供給システム８００及び８７０は、ロボットの上流にカラーチェンジャ８８０及びポンプ装置８８２を配置することを可能にし、その場合、色変更時間及び無駄な塗料を最小限に抑えつつ、スプレーブース２００での全ての塗装操作を停止することなく、カラーチェンジャ８８０及びポンプ装置８８２を整備することができる。

【0052】

図９は、図７－８に示される流体供給システム、及び図１－６に詳述される次世代塗装ロボット１００を使用した、塗料塗布及びシステム保守のための方法のフローチャート図９００である。ボックス９０２において、車体の一部に塗料又はプライマのコートを塗布することと、流体供給システムを自動的に洗い流すことと、異なる色の塗料（又はクリアコート）に切り替えることと、車体に別のコートを塗布することとを含む、通常の車両塗装操作が進行する。

【0053】

ボックス９０４において、色変更装置１８０及び／又はポンプ装置１８２（図５）を、整備又は交換する必要があるとの決定がされる。ボックス９０６において、ロボット１００は、スタンバイモード又はバックアップモードにされ、特定のロボット１００は、車両の塗装を中止し、そのホーム・サービス位置に戻る。しかしコンベヤは、スプレーブース２００を通って車体を動かし続け、スタンバイモードにある特定のロボット１００を除く他の全てのステーションで塗装が続行される。ロボット１００の１つがスタンバイモードにあるとき、塗装処理ラインのマスタ制御装置は、他のロボット１００に、スタンバイモードにあるロボット１００によって実行されていない塗装作業を実行させる

【0054】

ボックス９０８において、サービス技術者は、色変更装置１８０及び／又はポンプ装置１８２をキャビネット１８４（図５）から取り外し、取り外したコンポーネントを交換するか、又はその整備を実行する。流体供給システム及びこれに適応するように構成された塗装プロセスライン全体を含むロボット１００の主な利点は、サービス技術者スプレーブース２００に入る必要なく、色変更装置１８０及び／又はポンプ装置１８２の修理又は交換が実行されることである。これにより、他の全てのステーションで塗装作業を継続でき、スプレーブース２００を新鮮な空気で洗い流す必要がなくなる。このことは、自動車メーカーにとって生産性の大幅な向上とコスト削減のメリットがある。

【0055】

ボックス９１０において、技術者による構成要素の修理又は交換の後、ロボット１００は、サービスへの復帰手順を実行し、ノーマルモードに戻され、通常の車両塗装作業を再開する。サービスへの復帰手順は、色変更装置１８０及びポンプ装置１８２のいくつかのバルブを用いて、システムを溶剤で洗い流し、必要とされる次の塗料色でシステムをプライミングすることを含み得る。

【0056】

上述の説明は、技術者がスプレーブース２００に入る必要なく、色変更装置１８０及びポンプ装置１８２の整備を可能にする次世代塗装ロボット１００の特徴を記載している。次世代塗装ロボット１００の他の特徴は、従来よりも小さなスプレーブース構成を実現できる近距離の柔軟性の向上にある。これについては、以下に詳述する。

【0057】

図１０は、車両３００の助手席側ドアの内部を塗装する次世代塗装ロボット１００の図である。図１０には、図５及び６に示されかつ上述した、取り付けスタンド１１０に隣接するエアロックブース２８０、通路側入口ドア２８２、ブース側入口ドア２８４、及びガードバリア２８６も示される。

【0058】

次世代塗装ロボット１００は、塗装プロセスラインの処理効率及びスプレーブース２００のスペース効率を最適化するように設計される。これらの設計目標の主な実現要因は、内側アーム（ジョイントＪ３）の冗長回転と、内側塗装及び外側塗装の双方に適応できるように２軸手首及び３軸手首の選択肢が利用できることである。さらに、ロボットアームから液体供給装置及び複数の塗料供給ラインを取り外すことで、ニアリーチが大幅に改善された柔軟性の高い塗装ロボットが提供される。

【0059】

高い柔軟性と改善されたニアリーチにより、Ｊ２軸（タレットから内側アームの最初の部分）は、スプレーブースの下部でかつ車両３００の近くに取り付けることができる。これにより、アーム上に流体供給装置及び複数の塗料供給ラインを備えた塗装ロボットと比較して、アームの長さ、アームの質量及び支持構造が大幅に削減される。より高い柔軟性と改善されたニアリーチにより、ロボット１００は、自らの上流、下流、及び真正面に塗装することができる。これにより、ロボット同士の間隔（図５に示した離隔距離２５０）が、従来の塗装ロボットシステムにおける約３メートルから、次世代塗装ロボット１００を使用するシステムの１．５－２．０メートルの距離に短縮され、隣接するロボットの作業範囲を過密にすることなく、スプレーブースの長さ及び幅が縮小される。また、ガンオン効率（gun-on efficiency）も向上する。

【0060】

図５、６及び１０に示すように、次世代塗装ロボット１００は、クロスカー表面（cross-car surface）及び内面に加え、車両３００の手前側の外面を塗装することができる。ロボット１００の柔軟性及び近距離特性により、塗装プロセスラインの長さを最大３０％短縮することができる。さらに、柔軟性のある作業範囲により、狭いブースでの作業が可能になるため、後述するように、ブースの面積が４０％削減される。スプレーブースの設置面積及び画定容積が小さくなることは、自動車メーカーに大幅な資本コスト及び運用コストの節約をもたらす。

【0061】

図１１Ａは、前世代の塗装ロボットを使用するように構成された塗装プロセスライン１１００の上面図である。図１１Ｂは、図１１Ａのラインと同じ単位時間当たりのジョブ数を処理するように構成された塗装プロセスライン１１４０の上面図であり、図１１Ｂのラインは、次世代塗装ロボット１００を使用する。

【0062】

塗装プロセスライン１１００及び１１４０は、前述のように、スプレーブース２００の両側に沿って取り付けられた複数のロボットを有し、コンベア上の車両が中央を通過する。塗装ロボットの各々は、車両３００の片側を塗装し、ボンネット及びルーフ等の上面及びクロスカー表面の塗装は、必要に応じてプロセスラインの両側で分担することができる。塗装ロボットに加えて、プロセスライン１１００及び１１４０は、内部ゾーンにオープナーロボット（図示せず）も含み、オープナーロボットは、ドア、ボンネット及びトランク／リフトゲートを開閉するように構成されたロボットであり、同じプロセスラインで内面及び外面の双方が塗装されることを可能にする。

【0063】

塗装プロセスライン１１００は、車両の内面が塗装される内部ゾーン１１０２と、車両の外面が塗装される外部ゾーン１１０４とを含む。塗装ロボット１１１０は、内部ゾーン１１０２及び外部ゾーン１１０４の双方で使用されるが、間隔はゾーン間で異なる。内部ゾーン１１０２では、ロボット１１１０は、外部ゾーン１１０４で使用される間隔１１３２よりも大きい間隔１１３０で配置される。この理由は、柔軟性が乏しいロボット１１１０で内面を塗装するために必要な操作のためであり、場合によってはアームの反転（フリップ）が必要になり、ロボット間の間隔を大きくする必要がある。塗装プロセスライン１１００は、ブース長１１２０にブース幅１１２２を乗算することで求められる総面積を有する。

【0064】

塗装プロセスライン１１４０は、車両の内面が塗装される内部ゾーン１１４２と、車両の外面が塗装される外部ゾーン１１４４とを含む。次世代塗装ロボット１００は、内部ゾーン１１４２及び外部ゾーン１１４４の双方で使用される。内部ゾーン１１４２及び外部ゾーン１１４４は、前述のロボット間の間隔２５０と同じものを使用することができ、これは、プロセスライン１１００で使用される間隔１１３０及び１１３２より短い。この理由は、前に詳細に説明したように、次世代塗装ロボット１００の近距離の柔軟性によるものである。塗装プロセスライン１１４０は、ブース長１１５０にブース幅１１５２を乗算することで求められる総面積を有する。

【0065】

プロセスライン１１４０が、プロセスライン１１００よりもはるかに単純で小さいことは明白である。これは、次世代塗装ロボット１００が、単純な取り付け構造及び短い配置間隔を利用して、車両３００の内面及び外面の双方を塗装できるからである。ロボット１１１０等の従来の塗装ロボット構造は、特定のロボットが内部塗装又は外部塗装を実行するように割り当てられているか否かに応じて、互いに異なる方法で取り付けられ、及び／又は構成される必要があった。対照的に、プロセスライン１１４０上の全てのロボット１００は、構成及び取り付け高さが同じである。これにより、スペース効率が向上するだけでなく、ロボットがスタンバイモードになった場合に、塗装作業をあるロボットから他のロボットに最適に再割り当てすることもできる。

【0066】

一例では、ロボット間の間隔は、プロセスライン１１００の２．８メートル（離隔距離１１３０）から、プロセスライン１１４０の２．０メートル（離隔距離２５０）に減少する。また、前述のように、ロボット１００の近距離の柔軟性は、スプレーブース幅１１５２をブース幅１１２２に比べて短くすることを可能にする。長さ及び幅が短くなった結果として、プロセスライン１１４０は、処理ライン１１００よりも４０％少ないスプレーブース床面積を必要とする一方で、単位時間当たりの車体塗装ジョブの数は同じである。

【0067】

次世代塗装ロボット１００の他の構造的特徴は、サービス技術者がスプレーブース２００に入ることなく、かつ塗装ラインの動作を停止することなく、整備及び洗浄を実行できることである。これらの機能は、（図６に関して既に簡単に説明した）エアロックブース２８０の使用によって可能になる。

【0068】

塗装ロボットは、必然的に塗料のオーバースプレーを蓄積するので、過度の蓄積を防ぐために定期的に洗浄する必要がある。現在の塗装ロボットを使用すると、生産プロセスが中断され、３０分間のクリーニング「スキップ」がシフト毎に２回行われ、１週間当たり２１時間の非塗装時間が生じる。クリーニングスキップは通常、シフト切替時及びシフト中間時に発生する。クリーニングスキップは、入ってくる車体を停止し、スプレーブース２００の複数のロボットゾーンが、ロックアウトされて新鮮な空気で洗い流される。洗浄するロボットの数と割り当てられた時間に応じて、複数の作業者が、ベル（アプリケータ１３０の外側部分）を拭き、ベル及び外側アームのオーバースプレーカバーを交換し、アプリケータクリーナ２３０の上部を拭き、監視用の窓を清掃する必要がある。

【0069】

塗装ロボットシステムが、塗装プロセスライン又はスプレーブース２００のゾーンすらもシャットダウンせずに整備及び洗浄できる場合、運転コストについて大幅な利点が実現できる。実際、シフト毎のクリーニング「スキップ」を回避することにより、ロボット１００を使用する塗装ラインは、既存の塗装ロボットシステムが７日で塗装する車両と同数の車両を６日で塗装することができる。

【0070】

図１２は、本開示の一実施形態に係る、ホーム位置にある次世代塗装ロボット１００の１つの上面図である。ホーム位置では、エアロックブースの作業者は、塗装プロセスラインを停止したりスプレーブースを新鮮な空気で洗い流したりすることなく、外側アーム及びアプリケータの洗浄及び保守を行うことができる。

【0071】

ロボット１００及び車両３００はスプレーブース２００の内側にあり、側壁２１０はスプレーブース２００を作業者通路１２１０から分離する。前述しかつ一般に理解されているように、作業者通路１２１０は居住可能で新鮮な空気の環境であるが、スプレーブース２００は塗装作業中に塗料の煙で満たされ、塗装が停止してブース２００（又はそのゾーン）が新鮮な空気で洗い流されるまで、作業者１９０はブース２００に入ることができない。

【0072】

図１２では、ロボット１００はホーム位置に戻り、該ホーム位置ではアプリケータ１３０は洗浄スタンド２３０（見えない）の上部に配置される。図６に示したように、エアロックブース２８０は取り付けスタンド１１０に隣接している。作業者１９０は、通路側入口ドア２８２を通ってエアロックブース２８０に入っており、通路側入口ドア２８２を閉じている。状況に応じて必要な自給式呼吸器又は線条呼吸ホースが使用される場合、作業者１９０はブース入口ドア２８４を開き、ガードバリア２８６を通り抜けて、ロボット１００に対して所定の洗浄及び保守タスクを実行することができる。現在の塗装ロボットシステムのクリーニングスキップとは異なり、エアロックブース２８０からのロボット１００の洗浄／整備は、全ての塗装作業を停止してスプレーブース２００を新鮮な空気で洗い流すことなく、実行することができる。代わりに、特定のロボット１００をスタンバイモード又はバックアップモードにし、その作業をプロセスライン上の他のロボットに一時的に割り当ててもよい。その理由は、作業者１９０が特定のロボット１００の洗浄及び整備タスクを実行している間、車両は他のロボットによって塗装され続けるからである。

【0073】

セーフゾーン１２２０が、サービス位置にあるロボット１００の周りに画定される。セーフゾーン１２２０は、作業者１９０の安全を確保するために、隣接する他のロボットの進入がプログラム的に禁止されている領域である。セーフゾーン１２２０は、作業者１９０がスプレーブース２００のその部分に手を伸ばしている間、該作業者を保護するための追加のセンサ及びロックアウト制御装置を含み得る。物理的なガード又はバリア２８６は、ブース側入口ドア２８４の開口部（故に図１２では見えない）等、入口ドア２８４の近位に配置可能である。ガードバリア２８６は、作業者１９０が自らの腕をセーフゾーン１２２０内に伸ばすことは許可するが、作業者の体がセーフゾーン１２２０に入ることは防止し、さらに作業者１９０のいかなる部分もセーフゾーン１２２０を超えてスプレーブース２００に入ることを防止する。また、エアロックブース２８０には、環境制御プロトコルを実装する必要がある。ブース２８０は、（作業者の出入りのために）通路側入口ドア２８２を開く前に、新鮮な空気で洗い流す必要がある場合があり、作業者１９０は、ブース側入口ドア２８４が開かれる前に、独立した呼吸装置が適所にありかつ機能していることを確認する必要がある場合がある。

【0074】

エアロックブース２８０内での作業者１９０による呼吸装置の使用の必要性、及び通路側入口ドア２８２が開かれる前にエアロックブース２８０を新鮮な空気で洗い流す必要性は、スプレーブース２００内で使用される塗料の種類に依存する。車両３００が危険な煙を伴う溶剤ベースの塗料（例えばラッカー）で塗装されている場合、この煙は、作業者１９０に吸入されてはならず、作業者通路１２１０内に漏れてはならない。この状況では、作業者１９０はエアロックブース２８０にいる間、呼吸装置を使用する必要があり、エアロックブース２８０は、通路側入口ドア２８２が開かれる前に新鮮な空気で洗い流す必要がある。煙が危険ではない他の状況では、前述の予防措置は必要ないこともある。

【0075】

エアロックブース２８０から作業者１９０によって実行され得るタスクには、アプリケータ１３０のベルカップの交換又は整備、外側アーム１２０に取り付けられたあらゆるプロセスコンポーネントの交換又は整備、アプリケータクリーナ２３０の洗浄又は整備、並びに、アプリケータ１３０及び外側アーム部１２０のオーバースプレーカバーの交換が含まれる。これらのタスクは、日常のメンテナンスのために、また塗装ロボットがオーバースプレーを蓄積して塗装対象部品に欠陥を引き起こすことを防ぐために、必然的に実行されなければならない。塗装ラインのダウンタイムを必要とせずにこれらのタスクを実行することは、不要なシャットダウンを防止し、従来の塗装ロボットシステムに対する大幅な改善点である。

【0076】

他の保守タスクも同じスタンバイ期間中に実行可能であり、この保守タスクには、（上述のように）取り付けスタンド１１０のキャビネット１８４に取り付けられた流体供給機器を交換することと、各プロセスコンポーネントの診断テストを実行して、動作が正しいことを確認するか、問題のあるコンポーネントを診断することと、を含む。場合によっては、アプリケータホース織機の交換やロボットのマスタリング等、より時間のかかるタスクを完了し得る。これらの全ての場合において、１台の特定のロボット１００のみがオフラインになる一方で、スプレーブース２００内の他の全てのロボットは塗装を継続し、他のロボットは、整備又は清掃のためにオフラインになっているロボット１００の塗装責任を負う。

【0077】

図１３は、図１２に示すエアロックブース２８０及びロボット構造を使用する次世代塗装ロボット１００の洗浄及び整備の方法のフローチャート図１３００である。ボックス１３０２において、特定のロボット１００は、スタンバイモード又はバックアップモードにされ、このモードでは、ロボット１００はそのホーム位置に戻り、その塗装タスクは、塗装プロセスライン上の他のロボットに割り当てられる。スプレーブース２００内の他のロボットは、塗装を続行する。ボックス１３０４において、作業者１９０は、通路側入口ドア２８２を通ってエアロックブース２８０に入り、通路側入口ドア２８２を閉じる。ボックス１３０６において、作業者１９０は、呼吸装置の着用が特定の塗装用途において必要であり、かつ作業者１９０がエアロックブース２８０に入ったときにまだ呼吸装置を着けていない場合は、呼吸装置を着用する。次に作業者１９０は、ブース側入口ドア２８４を開けて、ロボット１００にアクセスする。

【0078】

ボックス１３０８において、作業者１９０はロボット１００の清掃及び整備を行うが、この作業には、ベルを拭くことや、アプリケータ１３０及び外側アーム１２０のオーバースプレーカバーを交換する等のタスクが含まれる。作業者は、エアロックブース２８０内に留まり、ガードバリア２８６を越えてセーフゾーン１２２０に到達し、清掃及び整備タスクを実行する。スプレーブース２００内の他のロボットは塗装を継続し、ロボット１００に隣接する他のロボットは、セーフゾーン１２２０に入ることをプログラムによって防止される。他の保守タスクは、作業者１９０がエアロックブース２８０にいる間に実行可能である。例えば、作業者通路１２１０内の別の保守担当者が、上述したようにキャビネット１８４内の流体供給装置を整備又は交換することができる。

【0079】

ボックス１３１０において、ロボットの清掃及び整備が終了したら、作業者１９０はブース側入口ドア２８４を閉じる。次に、エアロックブース２８０が必要に応じて新鮮な空気で洗い流され、作業者は通路側入口ドア２８２を通ってエアロックブース２８０を出る。ボックス１３１２において、ロボット１００はノーマルモードに戻り、通常の塗装操作を継続する。フローチャート図１３００の全プロセスを通して、スプレーブース２００の塗装プロセスラインは塗装作業を継続するので、現世代の塗装ロボットの洗浄に必要とされる長いダウンタイム期間は回避される。

【0080】

ロボットの構造を簡素化し、コストを削減できる次世代塗装ロボット１００の他の構成要素は、モータ制御ケーブルの新しい引き回しである。図１４は、本開示の一実施形態に係る、密閉されたロボット関節の外部に配設されたモータ制御ケーブルを備えた次世代塗装ロボット１００の図である。図１４のロボット１００は、エアパージされたキャビティやロボットアーム内の中空領域を通過するのではなく、ロボット関節の外部を、該関節を「横切る（across）」ように配設されたいくつかのモータ制御ケーブルを示す。第１のケーブルセット１４１０は、ジョイントＪ１（１６６）及びＪ２（１６８）においてモータに給電し、第２のケーブルセット１４２０は、ジョイントＪ３－Ｊ６においてモータに給電する。危険な雰囲気に適した、特別に設計されたケーブルが使用される。他の導体ケーブルを配設することも可能である。

【0081】

図１４のモータ導体ケーブルの引き回しは、他のオプションよりも有利である。第一に、中空の密封された関節の内側でのモータ導体の従来の引き回しでは、アプリケータ供給ライン１４０に最適な引き回しとすることができない。導体が外部に配設され、図１４のように供給ライン１４０と同じ空間を共有することで、関節は、リーチ、柔軟性及びプロセスパフォーマンスのために最適化・構成できる。

【0082】

第１のケーブルセット１４１０及び第２のケーブルセット１４２０は、関節モータに電力を供給するために必要とされる個数の導体を含む、可撓性のあるケーブル束である。第１のケーブルセット１４１０は、２つのモータ（Ｊ１及びＪ２）のみに給電するが、これらはロボット１００の中で最大のモータであるため、導体はそれに応じて大電流を扱うようにサイズ設定されなければならない。第２のケーブルセット１４２０は、４つ又は５つの関節モータ（Ｊ３－Ｊ６又はＪ３－Ｊ７）に給電する。

【0083】

第１のケーブルセット１４１０及び第２のケーブルセット１４２０は、柔軟でかつ溶剤適合性のあるジャケットで包むことができる。つまりジャケットは、劣化や分解をせずに塗料や溶剤に直接曝されることに耐え得る柔軟な材料で構成される。或いは、導体ケーブルは、塗料や溶剤の侵入を防ぐためにパージされた可撓性のチューブ内に収容されてもよく、それにより内部の個々の導体ケーブルが保護される。可撓性チューブの部分は、個々のモータに配線された単一の導体ケーブル（Ｊ２用に１つ、Ｊ３用に１つ、等）を含んでもよい。

【0084】

図１４に示す外部導体の配設は、ロボットの上流への流体供給コンポーネントの配置、アーム及びジョイントの小さな寸法、並びに他の構造的考慮事項とともに、次世代塗装ロボット１００の器用さ（近距離の柔軟性）に貢献する。この器用さ（dexterity）は、ロボットの取り付け、配置間隔及び保守性の他の可能性につながり、これらは全て、塗装効率及び塗装ライン稼働時間を大幅に改善する。

【0085】

図１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃは、本開示の他の実施形態に係る、ロボットベースが非水平軸を中心に回転し、取り付けスタンドがスプレーブース内に突出する次世代塗装ロボット構成の図である。次世代塗装ロボット１５００は、取り付けスタンド１５１０に対して非水平軸を中心に旋回可能に取り付けられることを除き、前述の次世代塗装ロボット１００と同じである。また、取り付けスタンド１５１０はスプレーブース内に突出しているため、ロボットベース又はタレット１１２と取り付けスタンド１５１０との間のジョイントＪ１（１６６）は、側壁２１０の平面内にない。この構成では、取り付けスタンド１５１０は、側壁２１０に密閉式に取り付けられ、スプレーブース２００を作業者通路１２１０から分離する仕切りの一部として機能する。

【0086】

取り付けスタンド１５１０は、Ｊ１軸が水平に対して角度１５１４を規定するような傾斜面を有する面取りされた上部１５１２を有する。Ｊ１軸は、依然としてブース中心面２２２と交差している。角度１５１４は約３０度とすることができるが、特定のスプレーブース用途のためにロボット１５００の到達範囲及び柔軟性を最適化する必要に応じ、３０度より大きく又は小さくしてもよい。好適な実施形態では、上方から見たＪ１軸は、側壁２１０に垂直であり、すなわちＪ１軸は、上流側又は下流側についての角度を有さない。取り付けスタンドの面取りされた上部１５１２の、スプレーブース２００内への突出量もまた、特定の用途のためにロボット１５００の到達範囲を最適化するように設定可能である。

【0087】

前述の内側アームの長さ１９４及び外側アームの長さ１９６は、図１５Ｂに示される。アプリケータ供給ライン１４０は、図１５Ａ／１５Ｂ／１５Ｃの全てに示され、ここではアプリケータ供給ライン１４０は、取り付けスタンド１５１０の面取りされた上部１５１２の穴１５１６を通過するものとして示される。これにより、アプリケータ供給ライン１４０は、前述したように、ポンプ装置１８２からアプリケータ１３０まで最小の長さで配設することができる。

【0088】

図１５Ａ／１５Ｂ／１５Ｃには示されていないが、エアロックブース２８０をロボット１５００及び取り付けスタンド１５１０と組み合わせて使用して、塗料製造ライン全体を停止してスプレーブース２００から煙を排気することなく、アプリケータ１３０及び外側アーム部を洗浄することができる。

【0089】

次世代塗装ロボット１００と全く同じロボットハードウェアを使用することで、ロボット１５００及び取り付けスタンド１５１０は、特定のスプレー塗装アプリケーションのための柔軟性及び到達範囲を最適化する追加の設計パラメータを提供する。

【0090】

前述の説明全体を通して、個々のロボットの動作及びタスクを制御する制御装置や、塗装プロセスライン全体をマスタ制御する制御装置等、種々の制御装置が記載及び暗示されている。これらの制御装置のソフトウェアアプリケーション及びモジュールが、不揮発性メモリ内に構築されたアルゴリズムを含む、メモリモジュール及びプロセッサを備えた１つ又は複数の計算装置で実行されることを理解されたい。非限定的な一実施形態では、ロボット１００の各々は、ローカル専用制御装置を有し、ロボット制御装置の各々は、塗装ラインのマスタ制御装置と通信する。ロボットと、ローカルロボット制御装置と、塗装ラインマスタ制御装置との間の通信は、有線ネットワークを介して行ってもよいし、携帯電話／データネットワーク、Ｗｉ－Ｆｉ、ブロードバンドインターネット等の適当なワイヤレステクノロジーを利用することもできる。

【0091】

先に概説したように、次世代塗装ロボットは、自動車メーカーに多くの実質的な生産性の利点を提供する。ロボットの構造により、スプレーブースの外側に流体供給コンポーネントが取り付けられ、スプレーブースのダウンタイムなしでコンポーネントの整備が可能になり、幅広い色の提供が可能になるとともに、色変更による無駄な時間及び材料が現在の基準を下回る。柔軟性の高い到達範囲により、コンパクトなスプレーゾーン内でロボット同士を近付けることができるため、塗装ブースの設置面積が削減され、その結果、資本コスト及びエネルギー需要が削減される。また次世代塗装ロボットの構成は、生産作業中に整備及び清掃を行う機能とともに、より高い信頼性も提供する。システムの稼働時間が劇的に改善され、その結果、車両の塗装ラインのスループットが向上する。

【0092】

次世代塗装ロボットのいくつかの例示的な態様及び実施形態が説明されたが、当業者は、それらの修正、並べ替え、追加、及びサブコンビネーションを認識するであろう。従って、添付の特許請求の範囲及び請求項は、それらの真の精神及び範囲内にあるそのような修正、並べ替え、追加、及びサブコンビネーションの全てを含むと解釈すべきである。
［構成１］
互いに対向する２つの側壁、床及び天井を備えた閉鎖空間を有する塗装キャビンであって、中心線を有しかつ前記塗装キャビンの長さ方向に沿った下流方向に車体を搬送するコンベヤと、前記中心線を含みかつ鉛直方向の中心面とを有する塗装キャビンと、
前記塗装キャビン内の複数の塗装ロボットであって、前記塗装ロボットの各々は、少なくとも６つの回転軸、取り付けスタンドに対して第１のジョイントにおいて回転可能なロボットベース、前記ロボットベースに対して第２のジョイントにおいて回転可能な内側アーム、第３のジョイントにおける冗長内側アーム回転軸、前記内側アームに対して第４のジョイントにおいて回転可能な外側アーム、第５のジョイントにおける前記外側アームの自由端に取り付けられたロボット手首、前記ロボット手首を回転可能にする第６のジョイント、及び前記ロボット手首に連結された塗装アプリケータを有する、複数の塗装ロボットと、を備え、
前記塗装ロボットの各々は、前記取り付けスタンドの近位に固定的に取り付けられた色変更装置及びポンプ装置と、前記ポンプ装置から前記塗装アプリケータまで前記アームに沿って配設された単一の塗料供給ラインとを含み、前記塗料供給ラインは、前記第１のジョイントの中央の穴及び前記第３のジョイントの中央の穴を通過する、自動塗装システム。
［構成２］
前記第１のジョイントは、前記塗装キャビンの前記中心面に向かいかつ前記中心面に交差する回転軸を有する、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成３］
前記塗装ロボットの各々は、前記コンベヤの動作方向に対して、上流側、下流側、及び真正面で塗装できるように構成される、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成４］
前記塗装ロボットのいくつかの間に配置された複数のオープナーロボットをさらに有し、前記オープナーロボットは、車両のドア、ボンネット、トランクの蓋及びリフトゲートを開閉するように構成される、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成５］
前記塗装ロボットの各々は７つの回転軸を有し、第７の回転軸は前記ロボット手首の付加軸である、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成６］
前記塗装ロボットの各々は、前記ポンプ装置から前記塗装アプリケータの入口までの前記塗料供給ラインの長さが、前記内側アーム及び前記外側アームの長さの合計に１６００ミリメートルを加えた長さより短くなるように構成される、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成７］
前記色変更装置及び前記ポンプ装置は、前記取り付けスタンドの裏側のキャビネット内に配置され、前記キャビネットは前記ロボットベースの反対側にあり、それにより前記塗装キャビンの外の作業者通路からアクセス可能である、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成８］
前記ジョイントの各々は、モータ導体を介して電力供給されるモータを有し、前記モータ導体は、前記内側アーム及び前記外側アームの外側でかつ、塗料及び溶剤に曝されても劣化しない材料で構成された保護シースの内部に配設される、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成９］
前記モータ導体は、前記塗料供給ラインを含む共通の可撓性束の内部に配設される、構成８に記載の自動塗装システム。
［構成１０］
前記モータ導体は２つの可撓性の束内に配設され、第１の束は前記第１及び第２のジョイントのモータに電力供給し、第２の束は前記第３、第４、第５及び第６のジョイントのモータに電力供給するとともに前記塗料供給ラインを含む、構成８に記載の自動塗装システム。
［構成１１］
個々のモータ導体は、パージされた可撓性チューブの内部に収容される、構成８に記載の自動塗装システム。
［構成１２］
複数の前記取り付けスタンドは前記側壁の各々に沿って離隔配置され、前記第１のジョイントは、前記側壁及び前記中心面に略垂直な回転軸を有し、前記コンベヤ上の車体と前記側壁の各々との間隔は１．５メートル未満であり、前記側壁の各々に沿った取り付けスタンド間の水平方向の離隔距離は２．１メートル未満であり、前記塗装ロボットの各々は、該ロボットの近位の前記中心面の側で、車体の内表面及び外表面に塗装可能である、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成１３］
前記第１のジョイントの回転軸は、水平でかつ、前記塗装キャビンの前記中心面に垂直である、構成１３に記載の自動塗装システム。
［構成１４］
前記第１のジョイントの回転軸は、鉛直でかつ、前記塗装キャビンの前記中心面に平行である、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成１５］
前記ポンプ装置は、塗料を前記塗装アプリケータにポンプ輸送するように構成された第１のポンプと、溶剤を前記塗装アプリケータにポンプ輸送して前記塗料を前記第１のポンプから吐出するように構成された第２のポンプとを含む、構成１に記載の自動塗装システム。
［構成１６］
塗装キャビンを通過するコンベヤ上の部品に対する塗装プロセスを実行するように構成された塗装ロボットであって、
実質水平でかつ前記コンベヤの動作方向に垂直な回転軸を有する第１のジョイントにおいて、固定された取り付けスタンドに対して回転可能なロボットベースと、
前記第１のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第２のジョイントにおいて、前記ロボットベースに対して回転可能な第１の内側アームと、
前記第２のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第３のジョイントにおいて、前記第１の内側アームに対して回転可能な第２の内側アームと、
前記第３のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第４のジョイントにおいて、前記第２の内側アームに対して回転可能な第１の外側アームと、
前記第４のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第５のジョイントにおいて、前記第１の外側アームに対して回転可能な第２の外側アームと、
前記第５のジョイントの前記回転軸に垂直な回転軸を有する第６のジョイントにおいて、前記第２の外側アームに対して回転可能な手首部と、
供給ラインを通して塗装アプリケータに塗装液を供給するポンプ装置を含む流体供給回路であって、前記塗装アプリケータは前記手首部に搭載され、前記ポンプ装置は前記取り付けスタンドの近位に固定的に取り付けられ、前記供給ラインは、前記第１のジョイントの中央の穴及び前記第３のジョイントの中央の穴を通過し、前記アームに沿って前記塗装アプリケータまで配設される、流体供給回路と、
を備える塗装ロボット。
［構成１７］
前記コンベヤの動作方向に対して、上流側、下流側、及び真正面で塗装できるように構成される、構成１６に記載の塗装ロボット。
［構成１８］
前記ジョイントの各々は、前記塗装キャビンの外側の電源から電力供給するモータ導体を備えたモータを有し、前記モータ導体は、１つ又は複数の可撓性の束内に配設され、前記束の１つは前記供給ラインを含む、構成１６に記載の塗装ロボット。
［構成１９］
前記ジョイントの各々は、前記塗装キャビンの外側の電源から電力供給するモータ導体を備えたモータを有し、個々のモータ導体は、パージされた可撓性チューブの内部に収容される、構成１６に記載の塗装ロボット。
［構成２０］
色変更装置及び前記ポンプ装置が、前記取り付けスタンドの裏側のキャビネット内に配置され、前記キャビネットは前記ロボットベースの反対側にあり、それにより前記色変更装置及び前記ポンプ装置は、前記塗装キャビンの外の作業者通路から整備可能である、構成１６に記載の塗装ロボット。
［構成２１］
前記ポンプ装置は、塗料を前記塗装アプリケータにポンプ輸送するように構成された第１のポンプと、溶剤を前記供給ラインに押し込んで前記塗装アプリケータに送る第２のポンプとを含む、構成１６に記載の塗装ロボット。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】