特許 7639232 塗装システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】塗装システム

(51)【国際特許分類】

   B05C 11/10 20060101AFI20250225BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20250225BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20250225BHJP

   B05B 12/00 20180101ALI20250225BHJP

   B05B 13/04 20060101ALI20250225BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20250225BHJP

【ＦＩ】

B05C11/10

B05C11/00

B05C5/00 101

B05B12/00 A

B05B13/04

B25J13/08 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024196036

(22)【出願日】2024-11-08

【審査請求日】2024-11-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】505056845

【氏名又は名称】アーベーベー・シュバイツ・アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６６， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】ＩＡＴ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】飯田 輝澄

【審査官】塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特許第７５６２９０１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１９－１７７６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２４－９２３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１４５０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｃ ７／００－２１／００

Ｂ０５Ｃ ５／００－ ５／０４

Ｂ０５Ｂ １２／００－１２／１４

Ｂ０５Ｂ １３／００－１３／０６

Ｂ２５Ｊ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の塗装部位への塗装を行う塗装ロボットを備える塗装システムであって、
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塗装部位の塗装データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段の作動を制御すると共に、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制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記画像取得手段を作動させて、塗装実行前に、測定用画像を前記画像取得手段で走査して、前記画像取得手段の振動状態が反映された測定画像データを取得し、
前記画像取得手段で取得された前記測定画像データに基づいて、前記塗装ヘッドから吐出された液滴の着弾位置のずれを解消するための補正用塗装データを作成し、
その補正用塗装データに基づいて前記ロボットアームおよび前記塗装ヘッドの駆動制御を実行する、
ことを特徴とする塗装システム。

【請求項2】

請求項１記載の塗装システムであって、
前記画像取得手段は、前記塗装部位の３次元塗装データを取得する３次元スキャナであり、
前記制御部は、前記塗装実行前における前記測定用画像の計測に基づいて、前記塗装部位における平面方向の前記着弾位置のずれと共に、前記塗装部位における厚み方向の前記着弾位置のずれを解消するための前記補正用塗装データを作成する、
ことを特徴とする塗装システム。

【請求項3】

請求項１記載の塗装システムであって、
前記画像取得手段は、前記塗装ヘッドに固定されている、
ことを特徴とする塗装システム。

【請求項4】

請求項１記載の塗装システムであって、
前記制御部は、前記振動状態とは逆位相で、前記補正用塗装データを作成する、
ことを特徴とする塗装システム。

【請求項5】

請求項１記載の塗装システムであって、
前記振動状態の影響が塗装部位のエッジに及ぶ場合において、前記塗装ヘッドのノズル形成面のノズルがある範囲のうち、前記塗装ヘッドの副走査方向の端部から所定範囲内の前記ノズルを補正用ノズルとし、その所定範囲よりも前記塗装ヘッドの中央側に位置する前記ノズルを通常塗装用ノズルとし、
前記制御部は、
前記塗装ヘッドが前記振動状態ではないとしたときに、前記塗装部位へ塗装を行うためのデータである塗装データのエッジが前記補正用ノズルには差し掛からない状態としつつ、
前記塗装データのエッジにおける振動を、前記補正用ノズルで吸収するように前記補正用塗装データを作成する、
ことを特徴とする塗装システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗装システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－００９８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に開示の構成では、複数の撮像部から得られた撮像データから、３次元画像データを生成することは開示されているものの、３次元スキャナの振動等の揺らぎに基づく、吐出不良の解消を図る点までは開示されていない。ここで、揺らぎが存在することが不明のまま塗装ヘッドから液滴を吐出すると、液滴が本来の着弾位置からずれた位置に着弾されてしまう虞がある。

【0005】

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、画像取得手段に振動等の揺らぎが生じていても、塗装品質を向上させることが可能な塗装システム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、車両の塗装部位への塗装を行う塗装ロボットを備える塗装システムであって、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塗装データを取得する画像取得手段と、画像取得手段の作動を制御すると共に、前記画像取得手段から送信された前記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、制御部は、画像取得手段を作動させて、塗装実行前に、測定用画像を画像取得手段で走査して、画像取得手段の振動状態が反映された測定画像データを取得し、画像取得手段で取得された測定画像データに基づいて、塗装ヘッドから吐出された液滴の着弾位置のずれを解消するための補正用塗装データを作成し、その補正用塗装データに基づいてロボットアームおよび塗装ヘッドの駆動制御を実行する、ことを特徴とする塗装システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、画像取得手段に振動等の揺らぎが生じていても、塗装品質を向上させることが可能な塗装システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】図１に示す塗装ロボットにおいて、塗装に際して補正用塗装データを作成して塗装を実行する際の制御に関するフローを示す図である。

【図6】図１に示す塗装ロボットが備える３次元スキャナが走査する測定用画像の一例を示す図である。

【図7】図１に示す塗装ロボットが備える３次元スキャナでの走査により得られる測定画像データを示す図である。

【図8】図７に示す測定画像データに基づいて作成された補正用塗装データを示す図である。

【図9】図１に示す塗装ロボットが備える塗装ヘッドにおける通常塗装用ノズルおよび補正用ノズルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施の形態に係る塗装システム１および塗装ロボット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。

【0010】

（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。

【0011】

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。

【0012】

（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。

【0013】

（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。

【0014】

（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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

（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。

【0020】

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。

【0021】

（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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

（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、位置センサ１２０と、傾きセンサ１３０と、３次元スキャナ１４０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。

【0030】

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、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。なお、メモリには、ロボットアーム制御部７０におけるメモリ７１や、主制御部１００におけるメモリ１０１が含まれるが、これらロボットアーム制御部７０および主制御部１００は、その他のメモリを備えても良い。

【0031】

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１２０、傾きセンサ１３０および３次元スキャナ１４０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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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１２０、傾きセンサ１３０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。

【0037】

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。

【0038】

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。なお、主制御部１００は、メモリ１０１を備えていて、このメモリ１０１には、３次元スキャナ１４０で取得された測定画像データＤ１（図７参照）が記憶される。しかしながら、かかるメモリ１０１を備えずに、３次元スキャナ１４０で取得された測定画像データＤ１を、画像処理装置２００のメモリ２２０に記憶させるようにしても良い。

【0039】

スキャナ制御部１１０は、３次元スキャナ１４０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。

【0040】

また、位置センサ１２０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１２０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１３０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１３０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。

【0041】

なお、本実施の形態では、上記の位置センサ１２０、傾きセンサ１３０とは異なる、振動センサ１５０を備えるようにしても良い。この振動センサ１５０では、３次元スキャナ１４０（塗装ヘッド５３）における振動を検出するよう、塗装ヘッドユニット５０のいずれかの部位に取り付けられることが好ましい。

【0042】

また、塗装ロボット１０は、３次元スキャナ１４０を備えている。この３次元スキャナ１４０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１４０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。なお、３次元スキャナ１４０は、画像取得手段に対応する。

【0043】

この３次元スキャナ１４０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１４０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１４０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１４０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１４０を取り付ける構成を採用しても良い。

【0044】

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。

【0045】

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毎の画像データを作成する部分である。

【0046】

また、メモリ２２０は、主制御部１００から送信された測定画像データＤ１を記憶すると共に、画像処理部２１０で作成された補正用塗装データＣ１を記憶する等、画像データやその他のデータを記憶する部分である。

【0047】

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。

【0048】

（２．塗装に際して、補正用塗装データを作成して塗装を実行する際の制御に関して）
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において、塗装に際して、補正用塗装データを作成して塗装を実行する際の制御について説明する。なお、補正用塗装データとは、塗装ヘッド５３の振動による液滴の着弾位置のずれを抑えるように、塗装ヘッド５３の振動状態（振動の振幅、周波数、波長等）を反映させた塗装用の画像データである。

【0049】

かかる補正用塗装データを作成する際の制御に関して、図５のフローチャートに基づいて説明する。まず、主制御部１００は、図６に示すような測定用画像Ｓ１を３次元スキャナ１４０で読み取るように、ロボットアーム制御部７０に指令を与えると共に、３次元スキャナ１４０を作動させる（ステップＳ０１）。それにより、ロボットアームＲ１が作動して、塗装ヘッド５３に取り付けられている３次元スキャナ１４０が測定用画像Ｓ１を走査する（ステップＳ０２）。

【0050】

ここで、測定用画像Ｓ１の一例を図６に示す。なお、測定用画像Ｓ１とは、３次元スキャナ１４０での走査の際に撮像される、塗装済みの部分である。この測定用画像Ｓ１は、図６に示す状態では、細長の矩形状となっているが、その形状は、どのようなものであっても良い。また、測定用画像Ｓ１は、厚み方向に凹凸を有していても良い。

【0051】

このような、図６に示す測定用画像Ｓ１に対し、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１４０を作動させる。そして、測定用画像Ｓ１を３次元スキャナ１４０で走査させて、図７に示すような測定画像データＤ１を取得する（ステップＳ０３）。

【0052】

かかる測定画像データＤ１には、現在の塗装ヘッド５３の物理的な状態（気温や圧力による塗料の粘度、塗装ロボット１０の各部位の機械的な特性等）が、振動となって反映される状態となる。

【0053】

ところで、上記の図６に示す測定用画像Ｓ１においては、そのエッジＳ１ａは、直線状となっている。したがって、塗装ヘッド５３に振動が生じていない場合、その塗装ヘッド５３に取り付けられている３次元スキャナ１４０で測定用画像Ｓ１を走査すると、その走査によって得られる測定画像データＤ１（図７参照）においては、そのエッジＤ１ａは、直線状となるはずである。

【0054】

しかしながら、ロボットアームＲ１その他の振動の影響で、塗装ヘッド５３には振動が生じている場合が多い。このため、３次元スキャナ１４０の走査により得られる測定画像データＤ１には、例えば図７に示すように、塗装ヘッド５３の振動が反映される。このとき、測定画像データＤ１のエッジＤ１ａに沿って、例えば塗装ヘッド５３が走査する方向（主走査方向）に対応する方向（図７における縦方向）に移動すると、所定の周期で振動する波形状となる。

【0055】

なお、図７に示す測定画像データＤ１において、塗装ヘッド５３が走査する方向（主走査方向）に対応する方向（図７における縦方向）をｙ方向とし、その主走査方向と直交する副走査方向に対応する方向（図７における横方向）をｘ方向とする。このとき、測定画像データＤ１においては、主として、ｘ方向に、塗装ヘッド５３の振動の影響が反映されている。しかしながら、測定画像データＤ１においては、主走査方向であるｙ方向（図７における縦方向）や、厚み方向であるｚ方向に、振動の影響が反映される場合もある（この点は後述）。

【0056】

以上のように、測定画像データＤ１に振動の影響が反映されている場合においては、塗装用の画像データに基づいて、塗料の液滴を塗装ヘッド５３のノズル５４から吐出させると、着弾位置が、その振動の影響の分だけ、ずれてしまう。

【0057】

そこで、このようなずれを解消するために、主制御部１００は、図７に示すような、取得された測定画像データＤ１を画像処理装置２００へ送信する（ステップＳ０４）。そして、画像処理装置２００の画像処理部２１０では、塗装用の画像データに対し、上記の塗料の着弾位置のずれを解消するための画像処理（補正）を行い、その結果として、図８に示すような、補正用塗装データＣ１を作成する（ステップＳ０５）。かかる図８に示す補正用塗装データＣ１では、測定画像データＤ１において影響が生じている振動とは逆位相の振動を与えるように、塗装用の画像データに対する補正（画像処理）を行っている。

【0058】

ここで、測定用画像Ｓ１の走査により測定画像データＤ１を取得した場合において、その測定用画像Ｓ１の所定の位置Ｐ１において、振動の影響によって＋ｘ１の位置ずれが生じていることを考える（図７参照）。このとき、測定用画像Ｓ１と同じ形状の塗装部位を形成することを考える。このとき、補正用塗装データＣ１では、上記の所定の位置Ｐ１での＋ｘ１の位置ずれを解消するべく、－ｘ１だけ位置をずらすように処理を行う。すなわち、測定画像データＤ１において生じている振動とは逆位相の振動を与えるようにして、塗装のための補正用塗装データＣ１を作成している。

【0059】

以上のようにして作成された補正用塗装データＣ１を、画像処理装置２００から主制御部１００へと送信し、補正用塗装データＣ１をメモリ１０１に記憶する（ステップＳ０６）。そして、塗装ロボット１０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、塗装すべき所定の位置へと塗装ヘッド５３を移動させるように、ロボットアームＲ１の作動を制御する。また、主制御部１００の指令により、塗料供給制御部８０は、補正用塗装データＣ１に基づいて、ノズル５４から液滴を吐出する。すなわち、塗装部位への塗装を実行する（ステップＳ１０）。

【0060】

なお、上記のように、補正用塗装データＣ１を作成した場合であっても、位置ずれが生じることも考えられる。すなわち、振動の影響を考慮しない通常の塗装であれば、位置センサ１２０等での測定により、液滴の着弾位置の精度を高めることができる。しかしながら、振動が生じている場合においては、同じ位置に液滴を着弾させようとしても、振動の振幅が＋ｘ１となる時間ｔ１では＋ｘ１だけ位置ずれが生じ、また振動の振幅が－ｘ２となる別の時間ｔ２では－ｘ２だけ位置ずれが生じるなど、位置センサ１２０等での位置の測定のみでは定まらない。

【0061】

また、塗装ヘッド５３に振動が生じている場合において、その振動状態のどのタイミングで、塗装ヘッド５３が移動し始めたのかも、通常は不明である。

【0062】

そこで、実際に塗装を行う場合には、次のようにしても良い。すなわち、塗装を開始するのに際して、所定の待機位置に塗装ヘッド５３を待機させる（ステップＳ０７）。そして、この塗装ヘッド５３の待機位置への待機状態においては、傾きセンサ１３０（振動センサ１５０が存在する場合には振動センサ１５０）等のセンサが、塗装ヘッド５３の振動状態を計測する（ステップＳ０８）。

【0063】

かかる振動の計測において、塗装ヘッド５３の振動が所定の位相に到達した際に、ロボットアーム制御部７０は、ロボットアームＲ１を作動させて、塗装ヘッド５３を塗装部位へと移動させる（ステップＳ０９）。このようにすることで、本来、塗装ヘッド５３での塗装において、振動の影響を解消するはずが、それとは逆に振動の影響が増幅されてしまうのを抑制可能となる。

【0064】

なお、ステップＳ０８の振動計測においては、ステップＳ０８の振動状態の計測で計測された周波数に基づいて、塗装ヘッド５３の移動速度を調整するのが好ましい。このように塗装ヘッド５３の移動速度の調整を行う場合、塗装ヘッド５３の振動状態とは逆位相となるように作成された補正用塗装データＣ１の位相がずれてしまうのを抑制可能となる。

【0065】

また、塗装ヘッド５３の振動は、副走査方向であるｘ方向に沿ってのみ振動することは稀であり、その振動方程式は、ｘｙｚの３次元空間内で、それぞれｘ方向成分、ｙ方向成分、およびｚ方向成分を有するのが通常である。

【0066】

したがって、測定画像データＤ１において生じている振動とは逆位相の振動を与えるよう、補正用塗装データＣ１を作成する場合には、ｘ方向成分のみならず、ｙ方向成分およびｚ方向成分についても、夫々の方向における振動とは逆位相の振動を与えるように、測定画像データＤ１の補正（画像処理）を行って、補正用塗装データＣ１を作成するのが好ましい。このように、測定画像データＤ１において生じているｘ方向、ｙ方向およびｚ方向のそれぞれの方向の振動とは逆位相の振動を与えるようにして、補正用塗装データＣ１を作成することで、主走査方向であるｙ方向や、厚み方向であるｚ方向においても、塗装の際に振動の影響を低減することができる。

【0067】

また、塗装ヘッド５３における振動状態が、塗装部位のエッジに及ぶ場合においては、全てのノズル５４から液滴を吐出させるような塗装データを、振動状態のない通常の塗装において作成していたのでは、塗装ヘッド５３の振動状態の解消が不能となる場合がある。なぜならば、塗装ヘッド５３の振動によって、本来塗装すべき部位に、ノズル５４が存在しない（位置していない）状態となってしまう事態が考えられるためである。

【0068】

そこで、塗装用の補正用塗装データＣ１を、画像処理装置２００（画像処理部２１０）で作成するのに際しては、図９に示すように、副走査方向の端部から所定範囲内のノズル５４を補正用ノズル５４Ｃとする。一方、副走査方向の端部から所定範囲よりも、塗装ヘッド５３の中央側に位置するノズル５４を通常塗装用ノズル５４Ｎとする。

【0069】

そして、画像処理装置２００（画像処理部２１０）での画像処理においては、塗装ヘッド５３が振動状態ではないとしたときに、塗装部位へ塗装を行うためのデータである塗装データＥ１のエッジＥ１ａが補正用ノズル５４Ｃには差し掛からない状態とする。また、塗装データＥ１のエッジＥ１ａにおける振動を、補正用ノズル５４Ｃで吸収するように塗装用の補正用塗装データＣ１を作成する。このようにすることで、塗装ヘッド５３の振動の際に、その振動の振幅は、補正用ノズル５４Ｃで吸収することが可能となる。

【0070】

（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。

【0071】

上述の実施の形態では、画像取得手段として、３次元スキャナ１４０を用いる場合について説明している。しかしながら、画像取得手段は、３次元スキャナ１４０に限られるものではない。たとえば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いた、２次元的なカメラや、所定方向に走査可能なラインセンサを用いるようにしても良い。

【0072】

また、３次元スキャナ１４０としては、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１４０に該当する。

【0073】

また、上述の実施の形態においては、例えば異常なモータ振動が発生する等、何等かの異常要因により、塗装ヘッド５３の振動状態が変化した、と推定される場合もある。そこで、図７に示すような測定画像データＤ１を新たに取得した場合において、その新たな測定画像データＤ１を、過去に取得した測定画像データＤ１と比較して、異常検知に使用することも可能である。

【0074】

また、上述の実施の形態においては、新たに取得した測定画像データＤ１を解析した際に、過去に取得した測定画像データＤ１と比較して、明らかに大きな振幅等の異常値を検出することも考えられる。このような異常値の検出を、例えば塗装ロボット１０がアラートを出す等の異常検出に使用するようにしても良く、その異常検出によって塗装を中止するようにしても良い。それにより異常状態での塗装を避けて、補正用塗装データＣ１を活用した塗装の成功確率を高めるようにしても良い。

【0075】

（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、
車両の所定部位への塗装を行う塗装システム１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の塗装データを取得する３次元スキャナ１４０（画像取得手段）と、
３次元スキャナ１４０（画像取得手段）の作動を制御すると共に、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、スキャナ制御部１１０）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、主制御部１００）は、
３次元スキャナ１４０（画像取得手段）を作動させて、塗装実行前に、測定用画像Ｓ１を３次元スキャナ１４０（画像取得手段）で走査して、３次元スキャナ１４０（画像取得手段）の振動状態が反映された測定画像データＤ１を取得し、
３次元スキャナ１４０（画像取得手段）で取得された測定画像データＤ１に基づいて、塗装ヘッド５３から吐出された液滴の着弾位置のずれを解消するための補正用塗装データＣ１を作成し、
その補正用塗装データＣ１に基づいてロボットアームＲ１および塗装ヘッド５３の駆動制御を実行する。

【0076】

このように、３次元スキャナ１４０（画像取得手段）の振動状態（揺らぎ）の計測から、その振動状態（揺らぎ）に基づく着弾位置のずれの解消を図る補正用塗装データＣ１を作成することで、塗装ヘッド５３から吐出される液滴の着弾位置のずれの解消を図ることが可能となる。それにより、振動状態（揺らぎ）の影響が解消された、高精細な塗装が可能となる。

【0077】

［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、
画像取得手段は、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１４０であり、
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、スキャナ制御部１１０）は、塗装実行前における測定用画像Ｓ１の計測に基づいて、塗装部位における平面方向の着弾位置のずれと共に、塗装部位における厚み方向の着弾位置のずれを解消するための補正用塗装データＣ１を作成する、ようにしても良い。

【0078】

このように、画像取得手段として３次元スキャナ１４０を用い、その３次元スキャナ１４０での測定用画像Ｓ１の計測に基づいて、補正用塗装データＣ１を作成することで、塗装部位の平面方向における液滴の着弾位置のずれのみならず、塗装部位の厚み方向における液滴の着弾位置のずれも解消することが可能となる。そのため、振動状態（揺らぎ）の影響が３次元的に解消された、高精細な塗装が可能となる。

【0079】

［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、
３次元スキャナ１４０（画像取得手段）は、塗装ヘッド５３に固定される、ようにしても良い。

【0080】

このように、塗装ヘッド５３に３次元スキャナ１４０が固定されていることで、塗装ヘッド５３の振動状態を高精度に測定することが可能となる。それにより、振動状態（揺らぎ）に基づく着弾位置のずれを高精度に予測可能となり、揺らぎの影響が解消された、高精細な塗装が可能となる。

【0081】

［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、スキャナ制御部１１０）は、振動状態とは逆位相で、前記補正用塗装データを作成する、ようにしても良い。

【0082】

このように、振動状態とは逆位相で、補正用塗装データＣ１を作成することで、振動状態（揺らぎ）の影響が解消された、高精細な塗装が可能となる。

【0083】

［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、
振動状態の影響が塗装部位のエッジに及ぶ場合において、塗装ヘッド５３のノズル形成面５２のノズル５４がある範囲のうち、塗装ヘッド５３の副走査方向の端部から所定範囲内のノズル５４を補正用ノズル５４Ｃとし、その所定範囲よりも塗装ヘッド５３の中央側に位置するノズル５４を通常塗装用ノズル５４Ｎノズルとし、
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、スキャナ制御部１１０）は、
塗装ヘッド５３が振動状態ではないとしたときに、塗装部位へ塗装を行うためのデータである塗装データのエッジが補正用ノズル５４Ｃには差し掛からない状態としつつ、
塗装データのエッジにおける振動を、補正用ノズル５４Ｃで吸収するように補正用塗装データＣ１を作成する、ようにしても良い。

【0084】

このように塗装することで、通常塗装用ノズル５４Ｎからの液滴の吐出により塗装部位の塗装を実行するものの、その外側のノズル５４を補正用ノズル５４Ｃとして塗装を実行することで、塗装ヘッド５３の振動の際に、その振動の振幅は、補正用ノズル５４Ｃで吸収することが可能となる。そのため、液滴の着弾位置のずれの影響を良好に解消することが可能となる。

【符号の説明】

【0085】

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、５４Ｃ…補正用ノズル、５４Ｎ…通常塗装用ノズル、５５…ノズル列、５５Ａ…第１ノズル列、５５Ｂ…第２ノズル列、６２…圧電基板、７０…ロボットアーム制御部（制御部の一部に対応）、７１…メモリ、８０…塗料供給制御部、９０…ヘッド制御部（制御部の一部に対応）、１００…主制御部（制御部の一部に対応）、１０１…メモリ、１１０…スキャナ制御部（制御部の一部に対応）、１２０…位置センサ、１３０…傾きセンサ、１４０…３次元スキャナ、１５０…振動センサ、２００…画像処理装置、２１０…画像処理部、２２０…メモリ、Ｃ１…補正用塗装データ、Ｄ１…測定画像データ、Ｄ１ａ…エッジ、Ｅ１…塗装データ、Ｅ１ａ…エッジ、Ｍ１～Ｍ６…モータ、Ｒ１…ロボットアーム、Ｓ１…測定用画像、Ｓ１ａ…エッジ

【要約】

【課題】画像取得手段に振動等の揺らぎが生じていても、塗装品質を向上させることが可能な塗装システムを提供する。
【解決手段】塗装システム１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、塗装部位の塗装データを取得する画像取得手段と、３次元スキャナ１４０の作動を制御すると共に、塗装ヘッド５３およびロボットアームＲ１の作動を制御する制御部と、を備え、制御部は、画像取得手段を作動させて、塗装実行前に、測定用画像を画像取得手段で走査して、画像取得手段の振動状態が反映された測定画像データを取得し、画像取得手段で取得された測定画像データに基づいて、液滴の着弾位置のずれを解消するための補正用塗装データを作成し、その補正用塗装データに基づいてロボットアームおよび塗装ヘッドの駆動制御を実行する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】