涂装机器人
文献发布时间:2023-06-19 19:33:46
技术领域
本发明涉及涂装机器人。
背景技术
在汽车等车辆的涂装线中,使用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的涂装头的涂装机(旋转雾化型的涂装机)。另外,例如如专利文献1所述,公开了为了使印刷头(10)中不需要的镀敷剂循环而具备镀敷剂反馈器(11)的构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2020-501883号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在将喷射式的印刷头安装于机械手臂的前端进行涂装的情况下,由于在印刷头所具备的涂料排出喷嘴单体没有阀体等的封固机构,因此存在由于印刷头的姿态、一次侧与二次侧的压力差而将空气(气泡)吸入的情况。另外,在进行涂料颜色更换的情况下、在将涂料向涂装头填充时,存在经由喷嘴而从喷嘴吸入空气(气泡)的情况。若发生这样的空气(气泡)吸入,则会产生排出困难的空气(气泡)滞留于喷嘴内部、难以通过压电元件的驱动将涂料挤出的问题。但是,这样的问题基于专利文献1难以解决。
本发明是基于上述情况提出的,提供在使用安装在机械手臂的前端侧的涂装头进行涂装的情况下能够良好地脱泡的涂装机器人。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,根据本发明的第1观点,提供一种涂装机器人,其具备机械手臂,通过该机械手臂的工作对涂装对象物进行涂装,所述涂装机器人的特征在于,包括:涂装头,其安装于机械手臂的前端侧,具备排出涂料的多个喷嘴,并通过压电基板的驱动使涂料从喷嘴排出;涂料供给路,其与涂装头的涂料供给侧连接;返回流路,其与涂装头的涂料排出侧连接,回收未从喷嘴排出的涂料;旁通流路,其设置于机械手臂,以与涂装头并排的状态使涂料流通;开闭阀,其设置于旁通流路,对在该旁通流路中流通的涂料可否流动进行切换;阀控制机构,其对开闭阀的开闭进行控制;以及气泡除去机构,其设置于机械手臂以外的姿态无变化的稳定部位,以能够向涂料供给路或返回流路供给涂料的方式设置,并将涂料中包含的气泡除去。
另外,优选的是,在上述发明中,气泡除去机构具备贮存涂料的箱主体,并且,在箱主体的比涂料贮存部位靠上方侧设有将该箱主体内的气体排出的排出口,在箱主体的涂料贮存部位的下方侧设有使涂料向下游侧流通的流出口。
另外,优选的是,在上述发明中,在排出口设有能够开闭的空气排出阀,空气排出阀是在经过一定时间或箱主体内的气体的压力达到一定量时通过阀控制机构的控制而开放的控制阀。
另外,优选的是,在上述发明中,在排出口设有能够开闭的空气排出阀,空气排出阀是在箱主体内由气泡流入产生的内部压力上升至规定压力时自动开放的溢流阀。
另外,优选的是,在上述发明中,涂料经由涂料导入管路向箱主体的内部供给,箱主体内部的涂料经由涂料排出管路从该箱主体的内部排出,在箱主体的内部设有在涂料通过时将气泡除去的分隔过滤器,分隔过滤器通过将箱主体的内部划分为涂料导入管路侧和涂料排出管路侧,从而箱主体内部的涂料导入管路侧的涂料经由分隔过滤器流入涂料排出管路侧。
另外,优选的是,在上述发明中,在箱主体安装有搅拌器,搅拌器具备搅拌件和搅拌件驱动装置,搅拌件驱动装置具备在与搅拌件之间产生磁吸力的驱动磁体和使该驱动磁体旋转的马达,并且,搅拌件配置在箱主体的内部,驱动磁体在箱主体的外部以与搅拌件对置的状态配置,并且,通过马达的驱动使驱动磁体旋转,从而使搅拌件旋转,并与该搅拌件的旋转相伴使箱主体的内部的涂料旋转。
另外,优选的是,在上述发明中,在由涂料供给路、返回流路及旁通流路构成的涂料循环路的任一部位设有将涂料向下游侧排出的齿轮泵,设有对齿轮泵的转速进行控制的泵控制机构,在涂料循环路的比齿轮泵靠上游侧和靠下游侧中的至少一方设有对在该涂料循环路中流动的涂料的压力进行测定的压力传感器,设有判定机构,其基于齿轮泵由泵控制机构的控制而驱动的控制转速和由压力传感器测定的测定压力,在气泡进入涂料中的情况下判定为气泡混入,并且,关于与控制转速对应的设定压力值,在测定压力高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下判定为空气混入,设有通知机构,其在由判定机构判定为空气混入时,通知该空气混入。
另外,优选的是,在上述发明中,在由涂料供给路、返回流路及旁通流路构成的涂料循环路的任一部位设有将涂料向下游侧排出的齿轮泵,设有对齿轮泵的转速进行控制的泵控制机构,在涂料循环路的比齿轮泵靠上游侧和靠下游侧中的至少一方设有对在该涂料循环路中流动的涂料的流量进行测定的流量计,设有判定机构,其基于齿轮泵由于泵控制机构的控制而驱动的控制转速和由流量计测定的涂料的测定流量,在气泡进入涂料中的情况下判定为气泡混入,并且,关于与控制转速对应的设定流量值,在测定流量高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下判定为空气混入,设有通知机构,其在由判定机构判定为空气混入时通知该空气混入。
另外,优选的是,在上述发明中,在由判定机构判定为空气混入的情况下,阀控制机构使开闭阀开放以使涂料在旁通流路中流动,并且,泵控制机构控制齿轮泵的工作,以比对涂装对象物进行涂装的状态流动得多。
发明效果
根据本发明,能够提供在使用安装在机械手臂的前端侧的涂装头进行涂装的情况下能够良好地脱泡的涂装机器人。
附图说明
图1是示出本发明一个实施方式涂装机器人的整体构成的概略图。
图2是示出正面观察图1所示的涂装机器人中的使涂料排出的喷嘴形成面的状态的图。
图3是示出在图1所示的涂装机器人中将多个涂装头以交错状配置的状态的图。
图4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。
图5是示出图4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。
图6是示出与图2所示的涂装头单元不同的其他涂装头单元中的喷嘴形成面的构成的俯视图。
图7是示出图1所示的涂装机器人具备的脱气模块的概略构成的剖视图。
图8是示出图1所示的涂装机器人具备的第1构成例的涂料供给机构等的概略构成的图。
图9是示出图8所示的涂料供给机构中存在的第1气泡除去部件及第2气泡除去部件的构成的图。
图10是示出图9所示的第1气泡除去部件及第2气泡除去部件的变形例的构成的图。
图11是示出与图8所示的第1构成例的涂料供给机构不同的第2构成例的涂料供给机构等的概略构成的图。
附图标记说明
10…涂装机器人、20…机器人主体、21…基台、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、50…涂装头单元、52…喷嘴形成面、53…涂装头、54…喷嘴、55…喷嘴列、55A…第1喷嘴列、55B…第2喷嘴列、57…供给侧大流路、58…列方向供给流路、59…喷嘴加压室、59a…喷嘴供给流路、59b…喷嘴排出流路、60…列方向排出流路、61…排出侧大流路、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、80…脱气模块、81…框体、81a…涂料供给口、81b…吸引口、81c…涂料排出口、82…中空纤维膜束、82a…中央供给部、83…中空纤维膜、84…流入侧封固部件、84a…供给孔、85…排气侧封固部件、90…除去过滤器、100、100A、100B…涂料供给机构、101…气泡除去部件、第1气泡除去部件(与气泡除去机构对应)、101a、106a…箱主体、101b、106b…涂料导入管路、101c、106c…气体排出管路、101d、106d…空气排出阀、101e、106e…涂料排出管路、101f、106f…分隔过滤器、102…外部供给路、103…涂料供给路、104…返回流路、105…供给泵(与齿轮泵对应)、106…第2气泡除去部件(与气泡除去机构对应)、107…连接路、108…三通阀、109…吸引管路、110…真空泵、112…涂料调节器、113…三通阀、115…旁通流路、116…开闭阀、117…三通阀、119…涂料调节器、120…吸引泵(齿轮泵对应)、121…切换阀、122…排出路、130…控制部(与阀控制机构、泵控制机构及判定机构对应)、140…通知机构、200…搅拌器、201…搅拌件、202…搅拌件驱动装置、202a…框体、202b…马达、202c…驱动磁体、261…模块安装部、C1…循环路径、FM1…第1流量计、FM2…第2流量计、R1…机械手臂、S1~S8…压力传感器
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的各实施方式的涂装机器人10。需要说明的是,在以下的说明中,根据需要将X方向设为喷嘴形成面52(涂装头53)的长度方向,X1侧为图2中的右侧、X2侧为图2中的左侧。另外,将Y方向设为喷嘴形成面52(涂装头53)的短边方向(宽度方向),Y1侧为图2中的纸面上侧、Y2侧为图2中的纸面下侧。
本实施方式的涂装机器人10对汽车制造工厂中的位于涂装线的车辆或车辆部件(以下将作为车辆的一部分的车辆部件也作为车辆说明)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,对其表面予以保护、美观。因此,需要每隔规定时间在一定时间内以期望的涂装品质对沿着涂装线移动来的车辆进行涂装。
另外,在本实施方式的涂装机器人10中,不仅能够形成上述涂膜,而且能够针对车辆、车辆部件这样的涂装对象物形成各种设计、图像。
(1-1.喷射式的车辆用涂装机的整体构成)
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。如图1所示,涂装机器人10以机器人主体20和涂装头单元50为主要构成要素。
(1-2.涂装装置主体)
如图1所示,机器人主体20以基台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、用于驱动这些部件的未图示的马达为主要构成要素。需要说明的是,从旋转轴部23到腕关节部27为止的部分与机械手臂R1对应,也可以是除了腿部22等以外的部分与机械手臂R1对应。
其中的基台21是设置在地面等设置部位的部分,该基台21也可以能够相对于设置部位行走。另外,腿部22是从基台21朝向上部直立设置的部分。需要说明的是,也可以在腿部22与基台21之间设有关节部,腿部22能够相对于基台21转动。
另外,在腿部22的上端设有旋转轴部23。在该旋转轴部23安装有旋转自如状态的旋转臂24。另外,旋转臂24通过马达(第1马达)的驱动而旋转,作为这样马达,能够使用电气马达、空气马达。
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相对于旋转臂24相对旋转的第2马达(图示省略)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。
另外,第2转动臂26的一端侧经由轴部以摆动自如的状态安装在第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相对旋转的第3马达(图示省略)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。
在此,在第2转动臂26设有模块安装部261。模块安装部261是用于安装后述的脱气模块80的部分。需要说明的是,模块安装部261能够通过嵌合固定来安装脱气模块80,也可以是例如螺丝固定、利用螺丝等将覆盖脱气模块80的未图示的罩固定于模块安装部261并借助该罩来固定脱气模块80。需要说明的是,模块安装部261与用于安装脱气模块80的卡合部对应。
需要说明的是,在上述说明中,脱气模块80安装于第2转动臂26的模块安装部261。但是,脱气模块80也可以设置在后述的涂装头单元50侧。另外,脱气模块80也可以设置在机械手臂R1以外的稳定部位。
需要说明的是,在第2转动臂26的中途部分的比上述脱气模块80靠下游侧安装有后述的第1流量计FM1。另外,在第2转动臂26的中途部分的比后述涂料调节器119靠下游侧安装有后述的第2流量计FM2。
另外,在第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(例如三个)不同方向的轴部为中心进行旋转运动。由此,能够高精度地控制涂装头单元50的方向。需要说明的是,轴部的数量可以是任意的,为两个以上即可。
为了实现以该腕关节部27各自的轴部为中心的旋转运动而设有马达(第4马达~第6马达;图示省略)。需要说明的是,第4马达~第6马达收纳在第2转动臂26的壳体内,但也可以收纳在其他部位。
另外,在腕关节部27借助未图示的支架部安装有涂装头单元50。即,涂装头单元50借助支架部拆装自如地设置于腕关节部27。
需要说明的是,上述的具备旋转轴部23、旋转臂24、第1转动臂25、第2转动臂26、腕关节部27、对这些部件进行驱动的第1马达~第6马达的涂装机器人10是能够6轴驱动的机器人。但是,涂装机器人10可以是以任意个轴驱动的驱动的机器人,为四轴以上即可。
(1-3.涂装头单元)
接下来,说明涂装头单元50。在腕关节部27借助省略图示的卡夹部安装有涂装头单元50。
图2是示出正面观察涂装头单元50中的使涂料排出的喷嘴形成面52的状态的图。如图2所示,涂装头单元50具备未图示的头部罩,在该头部罩内内置有多种构成。如图2所示,在喷嘴形成面52设有多个喷嘴列55,该喷嘴列55在喷嘴54相对于涂装头单元50的长度方向倾斜的方向上相连。在本实施方式中,该喷嘴列55设有在主扫描方向(Y方向)的一侧(Y2侧)存在的第1喷嘴列55A和在主扫描方向的另一侧(Y1侧)存在的第2喷嘴列55B。
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54排出的液滴着落在从第1喷嘴列55A中的相邻的喷嘴54排出的液滴之间。由此,能够在涂装时提高点密度。
然而,如图2所示,在喷嘴形成面52上存在一个涂装头53。但也可以在喷嘴形成面52上存在由多个涂装头53构成的头组。在该情况下,作为一例,如图3所示,能够举出将多个涂装头53对位并以交错状配置的构成,头组中的涂装头53的配置也可以不是交错状。
图4是示出向各喷嘴54供给涂料的概略构成的图。图5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4及图5所示,涂装头53包括供给侧大流路57、列方向供给流路58、喷嘴加压室59、列方向排出流路60及排出侧大流路61。供给侧大流路57是从后述的涂料供给机构100的涂料供给路103供给涂料的流路。另外,列方向供给流路58是供给侧大流路57内的涂料分流的流路。
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,能够使用后述的压电基板62使内部的涂料从喷嘴54排出。
另外,喷嘴加压室59经由喷嘴排出流路59b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59b向列方向排出流路60排出。另外,列方向排出流路60与排出侧大流路61连接。排出侧大流路61是从各列方向排出流路60排出的涂料合流的流路。该排出侧大流路61与后述的涂料供给机构100的返回流路104连接。
通过这样的构成,从后述的涂料供给机构100的涂料供给路103供给的涂料经由供给侧大流路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59b、列方向排出流路60及排出侧大流路61返回至后述的涂料供给机构100的返回流路104。
需要说明的是,在图4所示的构成中,与一条列方向供给流路58对应地配置有一条列方向排出流路60。但是,也可以与一条列方向供给流路58对应地配置有多条(例如两条)列方向排出流路60。另外,也可以与多条列方向供给流路58对应地配置有一条列方向排出流路60。
另外,如图5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具备作为压电体的两张压电陶瓷层63a、63b,还具备公共电极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。
另外,如图5所示,公共电极64配置在压电陶瓷层63a和压电陶瓷层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)。这些公共电极64和公共电极用表面电极经由压电陶瓷层63a中存在的未图示的贯通导体电连接。另外,独立电极65分别配置在与上述喷嘴加压室59对置的部位。此外,压电陶瓷层63a中的由公共电极64和独立电极65夹入的部分在厚度方向上分极。因此,若对独立电极65施加电压,则压电陶瓷层63a由于压电效应而变形。因此,若将规定的驱动信号施加于独立电极65,则压电陶瓷层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。
需要说明的是,在图5中,公共电极64配置在喷嘴加压室59的顶面,但公共电极64不限于图5所示的配置在喷嘴加压室59的顶面的构成。例如,公共电极64可以采用配置在喷嘴加压室59的侧面(与上述顶面正交或大致正交的面)的构成,也可以采用其他任意构成,能够良好地将涂料从喷嘴54排出即可。
(1-4.涂装头单元的其他构成)
接下来,说明涂装头单元50的其他构成。图6是示出其他涂装头单元50的喷嘴形成面52的构成的俯视图。如图6所示,也可以通过使多个喷嘴54沿着涂装头53的短边方向(宽度方向;Y方向)排列而构成喷嘴列55。需要说明的是,在图6所示的构成中,多个喷嘴54在涂装头53的短边方向(宽度方向;主扫描方向)上排列而构成喷嘴列55,也可以是将仅一个(单一的)喷嘴54配置在涂装头53的短边方向(宽度方向;主扫描方向)上的构成。即,喷嘴列55也可以由一个喷嘴54构成。
另外,在设有图6所示的涂装头53对车辆进行涂装的情况下,也可以以涂装头53的长度方向相对于涂装头53的主扫描方向稍微倾斜的状态执行涂装。例如,在图2所示的涂装头53的构成中,若喷嘴列55相对于主扫描方向以角度α倾斜,则也可以使涂装头53的长度方向相对于涂装头53的主扫描方向以角度α倾斜。在像这样倾斜的情况下,仅通过调节涂料从各喷嘴5的排出时机就能够实现与图2所示的涂装头53相同的涂装。
(1-5.脱气模块)
接下来,说明脱气模块80的构成。图7是示出脱气模块80的概略构成的剖视图。脱气模块80与后述的除去过滤器90相比配置在涂料供给路103的下游侧,是用于将涂料中溶解的溶解气体除去(脱气)的部件。需要说明的是,脱气模块80与第2过滤器对应。如图7所示,该脱气模块80具有框体81、中空纤维膜束82、流入侧封固部件84及排气侧封固部件85。
框体81是收容中空纤维膜束82、流入侧封固部件84及排气侧封固部件85的筒状部件。在该框体81的沿着省略图示的中心线的一端侧设有涂料供给口81a,该涂料供给口81a与涂料供给路103的上游侧连接。另外,在框体81的沿着中心线的另一端侧设有吸引口81b,该吸引口81b经由吸引管路109与后述的真空泵110连接。因此,框体81的内部被减压,涂料中溶解的溶解气体由于该减压而从吸引口81b排出(脱气)。
另外,在框体81的侧面设有涂料排出口81c,该涂料排出口81c与涂料供给路103的下游侧连接。因此,流入框体81内的涂料从该涂料排出口81c朝向下游侧流动。
中空纤维膜束82是将大量中空纤维膜83捆束为例如圆筒状的部件,其一端侧(涂料流入侧的端部)固定于流入侧封固部件84,并且,其另一端侧(气体排出侧的端部)固定于排气侧封固部件85。构成该中空纤维膜束82的中空纤维膜83是气体透过而分子比气体大的液体不透过的中空纤维状的膜。需要说明的是,作为中空纤维膜83的材质,例如,能够举出聚丙烯、聚(4-甲基戊烯-1)等聚烯烃系树脂、聚二甲基硅氧烷、其共聚物等硅系树脂、PTFE、偏氟乙烯等氟系树脂。但是,中空纤维膜83的材质不限定于此,也可以使用其他材质。
另外,作为中空纤维膜83的膜形状,例如能够举出多孔质膜、微多孔膜、不具有多孔质的非多孔膜等,但其膜形状并非限定于此。另外,作为中空纤维膜83的膜方式,例如能够举出膜整体的化学或物理构造均质的对称膜(均质膜)、膜的化学或物理构造根据膜的部分而不同的非对称膜(非均质膜),但膜形态并非限定于此。
需要说明的是,中空纤维膜束82能够使用将多个中空纤维膜83排列成为片状的中空纤维膜片,并将该中空纤维膜片形成为例如圆筒状。并且,通过将直径不同的圆筒状的中空纤维膜片大量配置在框体81的内部,从而形成图7所示的中空纤维膜束82。需要说明的是,在中空纤维膜束82的中心侧设有供给涂料的中央供给部82a。
另外,流入侧封固部件84使用例如树脂形成。在该流入侧封固部件84的径向的中央设有用于向中央供给部82a供给涂料的供给孔84a。需要说明的是,用于形成流入侧封固部件84的树脂可以是任意的,能够防止供给孔84a以外的涂料流入即可。
另外,排气侧封固部件85也与流入侧封固部件84同样地使用例如树脂形成。但是,排气侧封固部件85与流入侧封固部件84不同,在其径向的中央未形成孔。因此,涂料很难穿过排气侧封固部件85向吸引口81b侧流出。
但是,由于上述排气侧封固部件85的存在,供给至中央供给部82a的涂料通过构成中空纤维膜束82的中空纤维膜83之间向框体81的径向外侧流动。此时,通过使真空泵110工作以经由吸引口81b对中空纤维膜83的内部进行减压,从而在涂料通过中空纤维膜83之间时,涂料中溶解的气体被吸入中空纤维膜束82的内部,从而溶解气体被从涂料除去(脱气)。像这样脱气的涂料从涂料排出口81c向涂料供给路103的下游侧供给。
需要说明的是,脱气模块80安装在上述第2转动臂26的模块安装部261,也可以借助进一步覆盖框体81的外壳将脱气模块80安装于模块安装部261。
(1-6.除去过滤器)
接下来,说明除去过滤器90。在涂料供给路103的比上述脱气模块80靠上游侧设有除去过滤器90。除去过滤器90将在涂料供给路103中流动的涂料所包含的异物除去。
在此,通常,水性涂料、溶剂系涂料均在其涂料中包含颜料成分,要求除去过滤器90通过将粗大异物、颜料凝集物可靠地从包含这种颜料的涂料中除去来确保涂装头53持续正常工作。另外,就溶剂系涂料而言,在其涂料中包含胶装异物的情况多,进一步在涂料中包含规定以上大小的气泡的情况也很多。因此,也要求除去过滤器90将这种胶装异物、规定以上的气泡除去。
以上用于将粗大异物、颜料凝集物、胶装异物、气泡除去的除去过滤器90能够从以下构造适当选择。具体来说,除去过滤器90能够使用例如金属网、树脂性网等网眼状体、多孔质体、贯穿设有微小贯通孔的金属板。作为网眼状体,能够使用例如金属网过滤器、将金属纤维例如SUS这样的金属细线形成为毡状的构造、使之压缩烧结的金属烧结过滤器、电铸金属过滤器、电子射线加工金属过滤器、激光束加工金属过滤器等。
需要说明的是,除去过滤器90为了将整体上为一定以上粒径的异物可靠地除去而具有高精度的孔径。另外,为了避免涂料中的异物到达喷嘴54,优选在例如喷嘴54的开口为圆形的情况下,上述孔径小于喷嘴54的开口的直径。
需要说明的是,上述除去过滤器90通过例如其周缘部由省略图示的固定壳体等固定机构固定,从而成为不阻碍涂料从除去过滤器90通过的状态。
(1-7.涂料供给机构、气泡除去部件及流量计的第1构成例)
接下来,说明第1构成例的涂料供给机构100A及该涂料供给机构100A具备的气泡除去部件及流量计。需要说明的是,在以下的说明中,在无需特别区分第1构成例的涂料供给机构100A和第2构成例的涂料供给机构100B的情况下,存在简称为涂料供给机构100的情况。
图8是示出第1构成例的涂料供给机构100A等的概略构成的图。该涂料供给机构100A具有气泡除去部件101、外部供给路102、涂料供给路103、返回流路104、供给泵105、压力传感器S1~S8、第1流量计FM1及第2流量计FM2。
图9是示出气泡除去部件101的构成的图。需要说明的是,气泡除去部件101与气泡除去机构对应。另外,气泡除去部件101设置在设有机械手臂R1以外的例如基台21、腿部22、其他机器人主体20的设置面等稳定部位。如图9所示,气泡除去部件101具有箱主体101a、涂料导入管路101b、气体排出管路101c、空气排出阀101d及涂料排出管路101e。箱主体101a是能够在其内部贮存涂料的中空的容器状部件。
另外,涂料导入管路101b是用于将涂料导入箱主体101a的内部的管路。需要说明的是,优选该涂料导入管路101b的箱主体101a内的端部(出口)位于箱主体101a的下方。另外,优选涂料导入管路101b的箱主体101a内的端部(出口)靠近箱主体101a的内壁。
另外,气体排出管路101c是用于将箱主体101a的内部贮存的气体(包含由气泡破裂等产生的气体)排出的管路。为了使气体的排出性良好,优选该气体排出管路101c的箱主体101a内的端部位于箱主体101a的上方。需要说明的是,气体排出管路101c的箱主体101a内的端部与排出口对应。
另外,在气体排出管路101c的规定部位设有空气排出阀101d。该空气排出阀101d能够使用能够通过例如控制部130的控制而开闭的控制阀。需要说明的是,在该情况下,控制部130与阀控制机构对应。另外,空气排出阀101d也可以使用不受控制部130的控制而能够在箱主体101a内的压力上升至规定以上的情况下自动开放的溢流阀。
需要说明的是,也可以采用未设有这样的空气排出阀101d的构成。例如,也可以将气体排出管路101c与吸引泵等连接,并将箱主体101a保持为若干负压,促进气体从箱主体101a内排出。
另外,涂料排出管路101e是用于将箱内部蓄积的涂料向涂料供给路103侧排出(流动)的管路。即,气泡除去部件101设置为能够向涂料供给路103供给涂料。需要说明的是,为了避免将气体从涂料排出管路101e向外部供给路102排出,优选涂料排出管路101e的箱主体101a内的端部必须位于涂料的液面的下方,因此,涂料排出管路101e的箱主体101a内的端部位于箱主体101a的下方侧。需要说明的是,涂料排出管路101e的箱主体101a内的端部与流出口对应。
然而,若仅是朝向涂装头单元50供给涂料,则考虑将外部供给路102与涂料供给路103直接连接。若基于当前的涂装工厂说明这一情况,则在当前的涂装工厂中,从循环箱这样的大量涂料的贮存部位流向主配管进而到各涂装线的涂装室,将涂料经由从主配管分支的分支配管(外部供给路102或与外部供给路102连接的管路)向涂装机器人供给。在该供给路径中,对涂料赋予较高的压力,但若保持这种高压力向涂装头单元50供给涂料,则由于压力高而涂料从例如涂装头单元50的喷嘴54喷出。
因而,在本实施方式中,通过在涂料供给机构100A设有具备箱主体101a的气泡除去部件101,从而该气泡除去部件101(箱主体101a)作为防止上述高压力直接作用于涂装头单元50的缓冲器发挥功能。即,用于从外部的涂料贮存部位供给涂料的外部供给路102与气泡除去部件101(箱主体101a)连接,该外部供给路102未直接与涂料供给路103连接。并且,在涂料供给路103的比该气泡除去部件101(箱主体101a)靠下游侧,与经由外部供给路102向气泡除去部件101(箱主体101a)供给涂料相比,涂料通过供给泵105以低压向涂装头单元50送出。
另外,如上所述,在采用设有气泡除去部件101(箱主体101a)的构成的情况下,必须防止灰尘等混入涂料。因此,作为暂时贮存涂料的部分,使用包含上部在内整体相对于外部闭合的箱主体101a,而非上部侧开放的容器。
但是,在箱主体101a这样的整体相对于外部闭合的构成中,箱主体101a内的压力对应于箱主体101a内的涂料的余量变化而非恒定。
另外,在将涂装头单元50安装于机械手臂R1的构成中,通常采用在机械手臂R1的外部设有气泡除去部件101(箱主体101a)的构成。在该情况下,由于从箱主体101a到机械手臂R1侧的涂装头单元50的距离增长,因此优选从箱主体101a侧施加适当的压力以将涂料送至涂装头单元50侧。
在该情况下,优选箱主体101a是压送箱这样的能够对内部的涂料加压的箱,但在本实施方式中,如上所述使用相对于外部闭合的箱主体101a,并将箱主体101a内部的涂料利用由控制部130驱动控制的供给泵105(例如齿轮泵等)朝向涂装头单元50加压送出。由此,在防止箱主体101a内的压力变化的同时,以适当的压力朝向涂装头单元50送出涂料。
需要说明的是,此处的“适当的压力”是指比从主配管分支的分支配管(外部供给路102或与外部供给路102连接的管路)中的涂料的供给压力低的压力,并且是即使赋予该“适当的压力”也能够向喷嘴54供给涂料并防止涂料随意从喷嘴54喷出的程度的压力。
然而,具有例如直径为50μm以下的直径小的气泡(微泡)未立即从液体中浮上而在液体中漂浮的性质。在涂料中混入有这种微泡的情况下,气泡可能再次从涂料排出管路101e流向涂料供给路103。
因而,例如如图9所示,也可以在箱主体101a的内部设置分隔过滤器101f。该分隔过滤器101f在箱主体101a内以将涂料导入管路101b侧与涂料排出管路101e侧完全分开的方式配置。因此,从涂料导入管路101b流入箱主体101a的涂料为只有通过分隔过滤器101f才从涂料排出管路101e流向涂料供给路103的状态。
在此,优选分隔过滤器101f为具有比上述微泡小的孔径的过滤器。在该情况下,微泡的大部分无法通过分隔过滤器101f而由分隔过滤器101f捕捉,因此能够减少进入透过该分隔过滤器101f的涂料中的涂料中的气泡的量。需要说明的是,分隔过滤器101f与上述除去过滤器90同样地,能够使用例如金属网、树脂性的网等网眼状体、多孔质体、贯穿设有微小贯通孔的金属板。作为网眼状体,能够使用例如金属网过滤器、使金属纤维例如SUS这样的金属细线成为毡状的构造、使之压缩烧结的金属烧结过滤器、电铸金属过滤器、电子射线加工金属过滤器、激光束加工金属过滤器等。
另外,微泡的微小气泡通常带有负电荷。因此,也可以使分隔过滤器101f带电为带有正电荷来捕捉捕捉气泡,或与之相反地带有负电荷以阻碍气泡通过分隔过滤器101f。另外,也可以使另行设置的带电机构带正电荷来捕捉气泡。
另外,如图10所示,也可以在气泡除去部件101配置搅拌器200而使涂料旋转。该搅拌器200具备搅拌件201和搅拌件驱动装置202。另外,搅拌件驱动装置202具有框体202a、收纳在该框体202a中的马达202b及驱动磁体202c。
其中的搅拌件201是配置在箱主体101a内部的长条状的磁体部件。在图10所示的构成中,在搅拌件201的一端侧的厚度方向和另一端侧的厚度方向上被磁化为不同的磁极。但是,也可以成为在搅拌件201的一端侧和另一端侧磁化为不同的磁极的构成。框体202a是收纳马达202b及驱动磁体202c的部件。马达202b赋予使驱动磁体202c旋转的驱动力。
另外,驱动磁体202c是通过马达202b使之旋转的长条状磁体部件,在其一端侧的厚度方向和另一端侧的厚度方向上被磁化为不同的磁极。需要说明的是,也可以与上述搅拌件201同样地,成为在驱动磁体202c的一端侧和另一端侧磁化为不同的磁极的构成。即,设置为驱动磁体202c的磁化部分与搅拌件201的磁化部分磁力结合。
通过这样的构成,在驱动磁体202c与搅拌件201的磁化部分因磁力而吸引的状态下,若马达202b驱动而驱动磁体202c使之旋转,则箱主体101a的内部的搅拌件201也旋转。由此,虽然箱主体101a内的涂料旋转,但此时,密度高的涂料在离心力的作用下向外侧移动,同时,密度低的气泡聚集在旋转的涂料的中央侧。因此,通过将在箱主体101a中旋转的涂料的外侧的部分从涂料排出管路101e向涂料供给路103侧排出,从而能够将气泡从涂料中除去。
需要说明的是,通过按照上述方式在箱主体101a内使涂料旋转,从而由于涂料内的剪切速度上升,因此还能够降低涂料的粘度。另外,还能够防止涂料中包含的颜料的沉淀。
另外,在上述气泡除去部件101(箱主体101a)连接有外部供给路102。外部供给路102是用于将从循环箱这样的涂料贮存部位侧供给的涂料向箱主体101a的内部供给的管路。
另外,涂料供给路103是用于从气泡除去部件101向涂装头53供给涂料的流路,与上述供给侧大流路57连接。
另外,返回流路104与涂装头53的排出侧大流路61连接,是用于使未由涂装头53排出的涂料返回气泡除去部件101的流路。
另外,供给泵105与涂料供给路103的中途部分连接,是用于对在该涂料供给路103中流动的涂料施加正压的机构。需要说明的是,作为供给泵105,优选使用能够通过对转速进行控制来控制涂料的供给量的齿轮泵。但是,供给泵105也可以使用齿轮泵以外的泵。
在此,在涂料供给路103中,在供给泵105的上游侧配置有压力传感器S1。而且,在涂料供给路103中,在比供给泵105靠下游侧且比除去过滤器90靠上游侧配置有压力传感器S2。压力传感器S1测定涂料向供给泵105的供给压力,并将其测定结果向控制部130发送。另外,压力传感器S2对从供给泵105排出的涂料的压力进行测定,并将其测定结果向控制部130发送。
像这样,通过利用压力传感器S1、S2在供给泵105的上游侧和下游侧测定涂料的压力,从而能够高精度地调整通过供给泵105的工作而向除去过滤器90侧的涂料的正压施加。因此,通过将规定以上的压力施加于除去过滤器90,从而能够防止除去过滤器90损伤或异物通过除去过滤器90。
另外,在脱气模块80经由吸引管路109连接有真空泵110。如上所述,真空泵110是用于对脱气模块80的框体81的内部(中空纤维膜83的内部)进行减压的装置。通过该减压,从而将向框体81的内部供给的涂料中溶解的溶解气体除去(脱气)。需要说明的是,吸引管路109除了真空泵110以外与上述框体81的吸引口81b连接。
另外,压力传感器S3对真空泵110与脱气模块80之间的吸引管路109的压力进行测定。
需要说明的是,在涂料供给路103中,在比脱气模块80靠下游侧且比涂料调节器112靠上游侧配置有第1流量计FM1。第1流量计FM1对向涂料调节器112送入的涂料的流量进行测定,并将其测定结果向控制部130发送。该第1流量计FM1是例如超声波方式、光学式、电磁式、热式等不存在可动部分的非接触型流量计,因此第1流量计FM1设置在涂料供给路103的外部。需要说明的是,第1流量计FM1也可以使用存在可动部分的流量计。
在此,在第1流量计FM1为光学式的情况下,对涂料供给路103中的至少由第1流量计FM1测定流量的部分设为透明。但是,在第1流量计FM1为光学式以外的超声波方式的情况下,涂料供给路103中的至少由第1流量计FM1测定流量的部分无需设为透明。
另外,在比第1流量计FM1靠下游侧设有压力传感器S4,对涂料供给路103的该部分的压力进行测定,基于该压力的测定结果,后述的控制部130对供给泵105的工作进行反馈控制。即,即使供给泵105对应于除去过滤器90及脱气模块80的堵塞问题而工作,压力下降也在比除去过滤器90及脱气模块80靠下游侧变化。因此,控制部130基于压力传感器S2与压力传感器S4的压力差来判定对除去过滤器90和脱气模块80施加何种程度的压力。由此,能够控制使得供给泵105将适当的压力作用于除去过滤器90及脱气模块80。另外,控制部130根据除去过滤器90及脱气模块80的堵塞问题来播报这些部分的更换时期。
需要说明的是,优选在涂料供给机构100A设有上述的压力传感器S4,但也可以采用省略该压力传感器S4的构成。另外,压力传感器S4可以设置在涂装头单元50侧,也可以设置在第2转动臂26侧(机械手臂R1侧)。另外,压力传感器S4也可以设置在比第1流量计FM1靠上游侧。
另外,在涂料供给路103中,在比脱气模块80靠下游侧配置有涂料调节器112。涂料调节器112缓和供给泵105中的脉动而以一定压力供给涂料。该涂料调节器112具有能够对应于控制空气压、电气信号来调节开度的开闭阀,通过对该开闭阀的阀开度进行调节,从而对在涂料供给路103中流动的涂料的压力、排出量进行控制。需要说明的是,作为涂料调节器112,能够使用具备例如空气工作式的开闭阀的涂料调节器,也可以使用具备电气式或电磁式的开闭阀的构造。需要说明的是,作为开闭阀能够使用例如比例控制阀,也可以使用伺服阀。
需要说明的是,压力传感器S5对涂料调节器112的下游侧且比旁通流路115靠上游侧的涂料供给路103的压力进行测定。
另外,涂料供给路103在比涂料调节器112靠下游侧与三通阀113连接。该三通阀113与涂料供给路103的中途部连接,也与旁通流路115连接。因此,在涂装时,涂料供给路103的比三通阀113靠上游侧和靠下游侧成为开状态,涂料向涂装头53供给。另一方面,在不进行涂装的情况下,切换为涂料从涂料供给路103流向旁通流路115,而不向涂料供给路103的下游侧(涂装头53侧)供给涂料。
另外,旁通流路115是将返回流路104与涂料供给路103连接的流路。即,旁通流路115以与涂装头53并排的状态设置,在涂料未从涂装头53排出的情况下,通过切换上述三通阀113的工作,从而涂料流向该旁通流路115。
在该旁通流路115的中途部分设有开闭阀116。通过将该开闭阀116打开使之工作,从而涂料能够在旁通流路115中流动。
此外,在旁通流路115的比开闭阀116靠下游侧连接有三通阀117,进而返回流路104的上游侧(即、返回流路104的涂装头53侧)和下游侧(即、返回流路104的后述的吸引泵侧)与该三通阀117连接。因此,在进行涂装的情况下,返回流路104的比三通阀117靠上游侧和靠下游侧成为开状态,未从涂装头53排出的涂料流向返回流路104的下游侧。另一方面,在未进行涂装的情况下,三通阀117切换使得在旁通流路115中流动的涂料流向返回流路104的下游侧(吸引泵侧)。
另外,在返回流路104中,在比上述三通阀117靠下游侧配置有涂料调节器119。涂料调节器119缓和吸引泵120中的脉动而以一定压力吸引涂料。由此,在由于吸引泵120的脉动而负压变大时,空气被从喷嘴54吸入,能够防止空气混入涂料中。需要说明的是,涂料调节器119与上述涂料调节器112同样地,具有能够对应于控制空气压、电气信号来调节开度的开闭阀,通过对该开闭阀的阀开度进行调节,从而控制施加于在返回流路104中流动的涂料的负压。需要说明的是,作为涂料调节器119,能够使用具备例如空气工作式的开闭阀的涂料调节器,但也可以使用具备电气式或电磁式的开闭阀的构造。需要说明的是,作为开闭阀,能够使用例如比例控制阀,也可以使用伺服阀。
需要说明的是,压力传感器S6对涂料调节器119的上游侧且比三通阀117靠下游侧的返回流路104的压力进行测定。
另外,在返回流路104中,在比涂料调节器119靠下游侧配置有第2流量计FM2。第2流量计FM2对向吸引泵120送入的涂料的流量进行测定,并将其测定结果向控制部130发送。该第2流量计FM2与上述第1流量计FM1同样地,也是例如超声波方式、光学式、电磁式、热式等不存在可动部分的非接触型的流量计,因此其详细的说明省略。需要说明的是,第2流量计FM2也可以使用存在可动部分的流量计。
另外,在返回流路104中,在比上述第2流量计FM2靠下游侧连接有吸引泵120,以对在该返回流路104中流动的涂料施加负压。需要说明的是,作为吸引泵120,与上述的供给泵105同样地,优选使用能够通过对转速进行控制来控制涂料的供给量的齿轮泵。但是,吸引泵120也可以使用齿轮泵以外的泵。
另外,在返回流路104中,在吸引泵120的上游侧配置有压力传感器S7。而且,在返回流路104中,在比吸引泵120靠下游侧且比后述的切换阀121靠上游侧配置有压力传感器S8。压力传感器S7对向吸引泵120送入的涂料的压力(负压)进行测定,并将其测定结果向控制部130发送。另外,压力传感器S8对从吸引泵120排出的涂料的压力进行测定,并将其测定结果向控制部130发送。
另外,在返回流路104中,在比吸引泵120靠下游侧配置有切换阀121。该切换阀121也是三通阀,除了返回流路104的上游侧及下游侧以外,也与排出路122连接。在通常状态下,该切换阀121成为涂料在返回流路104的上游侧和下游侧流动的状态。但是,在例如清洗用的液体从涂料供给路103经由涂装头53或旁通流路115流动至返回流路104的情况下,切换切换阀121的工作而上述清洗用的液体(废液)经由排出路122排出。
需要说明的是,返回流路104在比切换阀121靠下游侧与上述气泡除去部件101连接。
另外,涂装机器人10设有控制部130。控制部130是对涂料供给机构100A的各种驱动部位的工作进行控制的部分。另外,向控制部130输入来自涂料供给机构100A的各种传感器的检测信号,对与其传感器对应的驱动部位的工作进行控制。具体来说,如图8所示,由压力传感器S1~S8测定的压力的测定结果向控制部130发送。另外,控制部130控制三通阀113、117、供给泵105、真空泵110、涂料调节器112、119、开闭阀116、吸引泵120及切换阀121的工作。需要说明的是,可以由控制部130对机械手臂R1的各驱动部位的工作进行控制,也可以利用另外的控制机构对机械手臂R1的各驱动部位的工作进行控制。
需要说明的是,控制部130由CPU、存储器(ROM、RAM、非易失存储器等)及其他要素构成。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。该控制部130与阀控制机构、泵控制机构对应,也与判定机构对应,该判定机构基于压力传感器S1、S2的测定结果、第1流量计FM1、第2流量计FM2的测定结果对气泡混入涂料与否进行判定。
另外,控制部130连接有通知机构140。通知机构140在判定为涂料中混入有气泡的情况下,在从控制部130接收到与气泡混入的情况对应的信号时,通知使用者混入有气泡,与例如蜂鸣器、通知用显示器等相当。
(1-8.涂料供给机构、气泡除去部件及流量计的第2构成例)
以下说明与第1构成例的涂料供给机构100A不同的第2构成例的涂料供给机构100B。第2构成例的涂料供给机构100B的构成的大部分与上述第1构成例的涂料供给机构100A的构成共通,但一部分不同。因此,在以下的第2构成例的涂料供给机构100B的构成的说明中,主要说明与第1构成例的涂料供给机构100A不同的构成。
图11是示出第2构成例的涂料供给机构100B等的概略构成的图。该第2构成例的涂料供给机构100B包括上述气泡除去部件101、外部供给路102、涂料供给路103、返回流路104、供给泵105、压力传感器S1~S8、第1流量计FM1及第2流量计FM2,并且,进一步包括第2气泡除去部件106、连接路107及三通阀108。需要说明的是,以下存在将气泡除去部件101称为第1气泡除去部件101的情况。
上述构成中的第1气泡除去部件101与上述第1构成例中的气泡除去部件101同样地与外部供给路102连接,来自外部的涂料贮存部位的涂料进入箱主体101a的内部。
在此,第2构成例的气泡除去部件101与上述第1构成例中的气泡除去部件101不同,未与返回流路104连接,也未与涂料供给路103连接。需要说明的是,在第2构成例的第1气泡除去部件101中,成为来自箱主体101a的涂料经由连接路107及三通阀108向涂料供给路103供给的构成。连接路107是将第1气泡除去部件101与三通阀108连结的涂料的流路。因此,涂料从第1气泡除去部件101经由连接路107及三通阀108向涂料供给路103供给,而未从返回流路104排出的涂料不进入第1气泡除去部件101的箱主体101a,经由三通阀108流入涂料供给路103。
另外,三通阀108是与涂料供给路103、返回流路104及连接路107连接的阀部件。在涂料的消耗量大的涂装时,该三通阀108能够将工作切换为使涂料经由连接路107从第1气泡除去部件101流向涂料供给路103侧。另一方面,在涂料未从涂装头53排出的情况下,能够切换其工作,使得未由涂装头53排出而返回至返回流路104的涂料流向涂料供给路103。需要说明的是,三通阀108的工作由控制部130控制。
另外,第2构成例的涂料供给机构100B具备第2气泡除去部件106。具体来说,第2气泡除去部件106在涂料供给路103中设置在比第1气泡除去部件101靠下游侧。第2气泡除去部件106与上述第1气泡除去部件101同样地,成为在其内部将气泡除去的构成。需要说明的是,第2气泡除去部件106也与上述的第1气泡除去部件101同样地与气泡除去机构对应。该第2气泡除去部件106也与上述的第1气泡除去部件101同样地,设置在设有机械手臂R1以外的例如基台21、腿部22、其他机器人主体20的设置面等稳定部位。
该第2气泡除去部件106可以采用与上述第1气泡除去部件101相同的构成,也可以采用与第1气泡除去部件101不同的构成。例如,第2气泡除去部件106可以采用与第1气泡除去部件101相同的图9、图10所示的构成,也可以采用与图9、图10所示的构成中的第1气泡除去部件101不同的构成或采用图9、图10以外的构成。
需要说明的是,在图9及图10中,将第2气泡除去部件106中的与箱主体101a相当的部分设为箱主体106a,将与涂料导入管路101b相当的部分设为涂料导入管路106b,将与气体排出管路101c相当的部分设为气体排出管路106c,将与空气排出阀101d相当的部分设为空气排出阀106d,将与涂料排出管路101e相当的部分设为涂料排出管路106e,将与分隔过滤器101f相当的部分设为分隔过滤器106f。
需要说明的是,第2气泡除去部件106与上述第1气泡除去部件101同样地,也可以采用未设有空气排出阀106d的构成。例如,也可以将气体排出管路106c与吸引泵等连接以将箱主体106a保持为若干负压,促进气体从箱主体106a内排出。
需要说明的是,在采用设有第1气泡除去部件101和第2气泡除去部件106的构成的情况下,第2气泡除去部件106还具备以下功能。即,从第1气泡除去部件101经由后述的连接路107供给的涂料无法在通过后述的三通阀108后再次返回连接路107侧。因此,假设通过供给泵105的驱动而供给比来自涂装头53的涂料的排出量多的涂料,则可能导致涂料的循环停止等不良。因而,通过在涂料供给路103的中途部配置第2气泡除去部件106,使该第2气泡除去部件106也作为蓄积涂料的缓冲器发挥功能,从而即使涂料的贮存量在第2气泡除去部件106的内部变化,也能够以不妨碍从涂料供给路103经过涂装头53并经由返回流路104的循环路径内的涂料的循环的状态将涂料从涂装头53排出。
需要说明的是,其他构成与上述第1构成例的涂料供给机构100A相同。
[2.作用]
接下来,以下说明具有上述构成的涂装机器人10的作用。需要说明的是,在以下说明中,基于第1构成例的涂料供给机构100A进行说明。
(2-1.向车辆涂装情况下的涂料的(供给)流程)
在执行向未图示的车辆的涂装的情况下,使机械手臂R1的各部位工作,并且使涂装头53也工作。此时,控制部130基于压力传感器S1、S2的测定结果对供给泵105的工作进行控制。由此,气泡除去部件101中蓄积的涂料经由涂料供给路103流向除去过滤器90。
另外,通过上述除去过滤器90的涂料向脱气模块80供给。在此,真空泵110通过控制部130的控制而工作,使中空纤维膜83的内部减压。因此,在框体81的内部,在涂料从中空纤维膜83之间通过时,溶解气体被从涂料除去(分离)。并且,溶解气体脱气后的涂料被向涂料供给路103的下游侧(涂料调节器112侧)供给。需要说明的是,控制部130基于压力传感器S3的涂料压力的测定结果来控制真空泵110的工作。
另外,在涂料调节器112中,在缓和由供给泵105进行涂料供给的脉动的同时,将向涂装头53供给的涂料的供给压力、供给量调节为适当。需要说明的是,控制部130基于压力传感器S5的涂料压力的测定结果来控制涂料调节器112的工作控制。
在此,在向涂装头53供给涂料的情况下,控制部130通过将三通阀113切换为向涂装头53供给涂料以该向涂装头53供给涂料,从而涂料从喷嘴54排出。需要说明的是,在从喷嘴54排出涂料时,也能够通过由压力传感器S5测定在涂料供给路103中流动的涂料的压力来检测是否适当进行从喷嘴54的涂料排出。
需要说明的是,在按照上述方式从喷嘴54排出涂料的状态时,开闭阀116成为闭合状态,三通阀117能够使涂料流向吸引泵120侧。
另一方面,虽然向涂装头53侧供给涂料,但在未从喷嘴54排出涂料的情况下,涂料在经过涂装头53内的供给侧大流路57、列方向供给流路58、列方向排出流路60及排出侧大流路61这样的涂装头53内的循环路径C1(参照图8)后流向返回流路104。此时,控制部130使吸引泵120工作,并对涂料调节器119的工作进行控制。具体来说,控制部130基于压力传感器S7、S8的压力的测定结果对吸引泵120的工作进行控制,以使适当的负压作用于返回流路104。
此时,控制部130对涂料调节器119的工作进行控制。在涂料调节器119中,在缓和吸引泵120进行的涂料供给的脉动的同时,调节使得作用于涂装头53的负压适当。此时,控制部130基于压力传感器S6的涂料压力的测定结果来控制涂料调节器119的工作。
需要说明的是,涂料从返回流路104流入气泡除去部件101,并再次从该气泡除去部件101向涂料供给路103供给。
(2-2.未执行车辆涂装的情况下的涂料的供给)
接下来,关于不向涂装头53侧供给涂料而未执行车辆涂装的情况,说明涂装机器人10的作用。在未执行车辆涂装的待机状态的情况下,若涂料供给路103内部的涂料成为未流动状态,则该涂料中的规定成分沉淀或粘度增加等。因此,在待机状态下,涂料供给路103内部的涂料也需要持续流动。因此,控制部130与涂装时同样地使供给泵105及涂料调节器112工作,进而一边使真空泵110工作以进行涂料的脱气一边向三通阀113侧供给涂料。
但是,尽管未从喷嘴54排出涂料,若涂料经由图8所示的涂装头53侧的循环路径C1被吸引泵120吸引,则也存在从喷嘴54吸入空气的可能。
因而,在本实施方式中,在上述待机状态的情况下,控制部130将三通阀113切换为涂料流向旁通流路115,以成为未向涂装头53供给涂料的状态。与此同时,控制部130将开闭阀116设为开状态。此外,控制部130将三通阀117切换为涂料从旁通流路115流向返回流路104的吸引泵120。
在上述状态的基础上,控制部130使吸引泵120像上述涂装时那样工作,并对涂料调节器119的工作进行控制。由此,涂料从旁通流路115经由三通阀117而在返回流路104中流动,并再次蓄积到气泡除去部件101。另外,控制部130使上述供给泵105、涂料调节器112工作,从而涂料再次在涂料供给路103中向三通阀113流动。
因此,涂料成为在涂料供给路103、旁通流路115及返回流路104中循环的状态,每次循环均通过除去过滤器90及脱气模块80。因此,进一步从涂料除去异物,并进一步促进涂料的脱气。
(2-3.判定涂料中是否混入有气泡)
接下来,就控制部130而言,说明控制部130基于压力传感器S1、S2的测定结果、第1流量计FM1、第2流量计FM2的测定结果来判定涂料中是否混入有气泡的情况。
首先,说明使用压力传感器S2的压力的测定结果来判定混入有气泡的情况。在控制部130以规定的转速控制驱动供给泵105的情况下,在几乎无气泡混入的正常状态下,压力传感器S2的压力测定值超过与上述规定的转速对应的压力阈值。但是,若假设涂料供给路103的任一部位混入有气泡,则直至在压力传感器S2中超过压力阈值为止,压力不上升。因此,在压力传感器S2中下降未超过压力阈值的情况下,判定控制部130混入有气泡。
需要说明的是,也可以取代使用压力传感器S2的压力的测定结果来判定混入有气泡,而使用压力传感器S1和压力传感器S2双方的压力的测定结果来判定为混入有气泡。
接下来,说明使用第1流量计FM1判定气泡混入的情况。在该情况下,若在涂料供给路103中流动的涂料含有气泡,则流量的测定值表现异常(错误)。例如,在第1流量计FM1为超声波方式的情况下,分别从横穿涂料供给路103配置的两个超声波传感器收发超声波信号,并测定两个超声波传感器中的传播时间差,但若存在气泡,则上述传播时间成为与正常值不同的异常值。另外,在第1流量计FM1为光学式的情况下,使用例如投射激光及接受反射光时的多普勒效应来测定涂料的流速,在该情况下,若存在气泡,则流速的测定结果也成为异常值。通过控制部130接收这样的与来自第1流量计FM1的异常相关的信息,从而控制部130判定为混入有气泡。
另外,使用压力传感器S7的压力的测定结果判定为混入有气泡的情况也与使用上述压力传感器S2的测定相同。在该情况下,在控制部130以规定的转速控制驱动吸引泵120的情况下,在基本未混入有气泡的正常状态下,压力传感器S7中的压力的测定值也低于与上述规定的转速对应的压力阈值。但是,若假设在返回流路104的任一部位混入有气泡,则在压力传感器S7中压力上升超过压力阈值。因此,在压力传感器S7中高于压力阈值的情况下,控制部130判定为混入有气泡。
需要说明的是,也可以取代使用压力传感器S7的压力的测定结果来判定为混入有气泡,而使用压力传感器S7压力传感器S8双方的压力的测定结果来判定为混入有气泡。
接下来,说明使用第2流量计FM2判定气泡的混入的情况。在该情况下,也与上述第1流量计FM1同样地,若在返回流路104中流动的涂料包含气泡,则流量的测定值表现异常(错误)。需要说明的是,关于流量的测定值异常(错误)这一点,由于与上述第1流量计FM1相同,因此其详细的说明省略。通过控制部130接收与这样的来自第2流量计FM2的异常相关的信息,从而控制部130判定为混入有气泡。
需要说明的是,如上所述,在判定为涂料中混入有气泡的情况下,由于无法正常进行车辆涂装的可能性高,因此也可以中断向车辆的涂装。在该涂装中断中,为了从涂料去除气泡,控制部130也可以执行脱泡处理模式。在该脱泡处理模式中,控制部130将三通阀113切换为使涂料流向旁通流路115,以成为不向涂装头53供给涂料的状态。与此同时,控制部130将开闭阀116设为开状态。此外,控制部130将三通阀117切换为使涂料从旁通流路115流向返回流路104的吸引泵120。
在该状态下,使供给泵105及吸引泵120工作,以使涂料比进行通常涂装的状态流动得多(以高速流动)。由此,气泡由气泡除去部件101从涂料除去,由该气泡破裂等产生的气体被从气体排出管路101c排出。在如上所述控制部130判定为涂料中混入有气泡的情况下,执行用于从涂料去除气泡的脱泡处理模式。
[3.效果]
如上所述,具备机械手臂R1并通过该机械手臂R1的工作对涂装对象物进行涂装的涂装机器人10包括:涂装头53,其安装在机械手臂R1的前端侧,具备排出涂料的多个喷嘴54,并通过压电基板62的驱动使涂料从喷嘴54排出;涂料供给路103,其与涂装头53的涂料供给侧连接;返回流路104,其与涂装头53的涂料排出侧连接,回收未从喷嘴54排出的涂料;旁通流路115,其设置于机械手臂R1,以与涂装头并排的状态使涂料流通;开闭阀116,其设置于旁通流路115,切换在该旁通流路115中流通的涂料可否流动;控制部130(阀控制机构),其对开闭阀116的开闭进行控制;以及第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106(气泡除去机构),其设置在机械手臂R1以外的姿态无变化的稳定部位,以能够供给涂料的方式设置于涂料供给路103或返回流路104的中途部,并将涂料中包含的气泡除去。
在像这样构成的情况下,若涂料在涂料供给机构100内流动,则能够利用第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106(气泡除去机构)将涂料中包含的气泡除去。另外,在未执行涂装的涂装休止状态下,涂料在涂料供给路103、旁通流路115及返回流路104中循环。因此,在涂装休止状态时,通过使涂料循环,从而能够使用第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106(气泡除去机构)有效地从涂料中除去气泡。
另外,在机械手臂R1的前端侧安装有涂装头53的情况下,根据涂装头53的姿态变化而存在涂装头53内产生气泡的可能,但在这种情况下,也能够利用设置在机械手臂R1以外的稳定部位的第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106(气泡除去机构)有效地除去气泡。
另外,在本实施方式中,第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106(气泡除去机构)具备贮存涂料的箱主体101a、106a,并且,在箱主体101a、106a的比涂料贮存部位靠上方侧设有将该箱主体101a、106a内的气体排出的气体排出管路101c、106c的箱主体101a、106a内的端部(排出口),在箱主体101a、106a的涂料贮存部位的下方侧设有使涂料向下游侧流通的涂料排出管路101e、106e的箱主体101a、106a内的端部(流出口)。
在像这样构成的情况下,在箱主体101a、106a的内部,气泡存在于比液面靠上部,与涂料的流入相伴而气泡在比涂料贮存部位靠上方侧聚集,由于与时间经过相伴的气泡消失等而气体从气体排出管路101c、106c的箱主体101a、106a内的端部(排出口)排出。像这样,通过使涂料流入箱主体101a、106a内,从而能够从涂料除去气泡。另外,通过涂料排出管路101e、106e的箱主体101a、106a内的端部(流出口)位于涂料贮存部位的下方侧,从而能够防止气泡进入朝向涂装头53的下游侧。
另外,在本实施方式中,能够采用在气体排出管路101c、106c的箱主体101a、106a内的端部(排出口)设有能够开闭的空气排出阀101d、106d的构成。此外,空气排出阀101d、106d能够设为在经过一定时间或箱主体101a、106a内的气体的压力达到一定量时通过控制部130(阀控制机构)的控制而开放的控制阀。
在像这样构成的情况下,仅在箱主体101a、106a的气体压力上升的情况下,通过利用控制部130(阀控制机构)对空气排出阀101d、106d的工作进行控制,以使得空气排出阀101d、101d开始,从而在例如气泡的产生量少的情况下预先将空气排出阀101d、106d关闭,能够防止涂料暴露在外部气氛而溶剂等成分从涂料蒸发。另外,空气排出阀101d、106d由控制部130(阀控制机构)控制驱动,以在经过一定时间或箱主体101a、106a内的压力达到一定量时开放,因此能够防止箱主体101a、106a的内部压力过高。
另外,在本实施方式中,能够在气体排出管路101c、106c的箱主体101a、106a内的端部(排出口)设有溢流阀,该溢流阀在箱主体101a、106a内因气泡流入而内部压力上升至规定压力时自动开放。
在像这样构成的情况下,由于空气排出阀101d、106d为溢流阀,因此在箱主体101a、106a内的气体达到一定压力的情况下,能够将其空气排出阀101d、106d自动开放而将气体排出到外部。由此,能够将箱主体101a、106a内的压力保持为恒定。
另外,在本实施方式中,涂料经由涂料导入管路101b、106b向箱主体101a、106a的内部供给,箱主体101a、106a内部的涂料经由涂料排出管路101e、106e从该箱主体101a、106a的内部排出。另外,能够采用在箱主体101a、106a的内部设有涂料通过时将气泡除去的分隔过滤器101f、106f的构成,在该构成的情况下,分隔过滤器101f、106f通过将箱主体101a、106a的内部划分为涂料导入管路101b、106b侧和涂料排出管路101e、106e侧,从而箱主体101a、106a内部的涂料导入管路101b、106b侧的涂料经过分隔过滤器101f、106f而流入涂料排出管路101e、106e侧。
通过像这样构成,从而经由涂料导入管路101b、106b供给至箱主体101a、106a的内部的涂料能够可靠地通过分隔过滤器101f、106f。因此,能够通过分隔过滤器101f、106f的存在将涂料中的气泡除去。
另外,在本实施方式中,能够构成为在箱主体101a、106a安装有搅拌器200。在该构成的情况下,搅拌器200包括搅拌件201和搅拌件驱动装置202,搅拌件驱动装置202包括在搅拌件201之间产生磁吸力的驱动磁体202c和使该驱动磁体202c旋转的马达202b,并且,搅拌件201配置在箱主体101a、106a的内部,驱动磁体202c在箱主体101a、106a的外部以与搅拌件201对置的状态配置。另外,通过马达202b的驱动使驱动磁体202c旋转,从而使搅拌件201旋转,与该搅拌件201的旋转相伴而使箱主体101a、106a的内部的涂料旋转。
通过像这样构成,从而在驱动磁体202c与搅拌件201的磁化部分因磁力而吸引的状态下,通过马达202b驱动,驱动磁体202c及箱主体101a的内部的搅拌件201也旋转。由此,箱主体101a内的涂料旋转,此时,密度高的涂料在离心力的作用下向外侧移动,且密度低的气泡聚集在旋转的涂料的中央侧。因此,通过将在箱主体101a中旋转的涂料的外侧的部分从涂料排出管路101e向涂料供给路103侧排出,从而能够将气泡从涂料中除去。
另外,通过在箱主体101a内使涂料旋转,由于涂料内的剪切速度上升,从而也能够降低涂料的粘度。另外,还能够防止涂料中包含的颜料的沉淀。
另外,在本实施方式中,也能够采用下述方式。即,在由涂料供给路103、返回流路104及旁通流路115构成的涂料循环路的任一部位设有将涂料向下游侧排出的齿轮泵、即供给泵105及吸引泵120。另外,供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)的转速由控制部130(泵控制机构)控制。另外,在涂料循环路的比供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)靠上游侧和靠下游侧中的至少一方设有测定在该涂料循环路中流动的涂料的压力的压力传感器S1、S2、S7、S8,基于供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)由控制部130(泵控制机构)的控制而驱动的控制转速和由压力传感器S1、S2、S7、S8测定的测定压力,在气泡进入涂料中的情况下判定为气泡混入。另外,关于上述的与控制转速对应的设定压力值,在测定压力高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下,由控制部130(判定机构)判定为空气混入,并在由控制部130(泵控制机构)判定为空气混入时,由该空气混入的情况机构140通知。
在像这样构成的情况下,关于供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)的与控制转速对应的设定压力值,在压力传感器S1、S2、S7、S8的测定压力高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下,控制部130(判定机构)判定为空气混入。因此,能够良好地检测是否发生从涂装头53的涂料排出不良。另外,在空气混入的情况下,由于通过通知机构140来通知,因此容易进行之后继续涂装、进行将涂装头53的气泡排出的动作或更换涂装头等判断。
另外,在本实施方式中,也能够采用下述方式。即,在由涂料供给路103、返回流路104及旁通流路115构成的涂料循环路的任一部位设有将涂料向下游侧排出的齿轮泵、即供给泵105及吸引泵120。另外,供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)的转速由控制部130(泵控制机构)控制。另外,在涂料循环路的比供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)靠上游侧和靠下游侧中的至少一方设有对在该涂料循环路中流动的涂料的流量进行测定的第1流量计FM1及第2流量计FM2(流量计),基于供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)由控制部130(泵控制机构)的控制而驱动的控制转速和由第1流量计FM1及第2流量计FM2(流量计)测定的测定流量,在气泡进入涂料中的情况下判定为气泡混入。另外,关于上述的与控制转速对应的设定流量值,在测定流量高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下,由控制部130(判定机构)判定为空气混入,并在由控制部130(泵控制机构)判定为空气混入时,由该空气混入的情况机构140通知。
在像这样构成的情况下,关于与供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)的控制转速对应的设定压力值,在第1流量计FM1及第2流量计FM2(流量计)的测定流量高于规定的上限值或低于规定的下限值的情况下,由控制部130(判定机构)判定为空气混入。因此,能够良好地检测是否发生从涂装头53的涂料排出不良。另外,在空气混入的情况下,由于通过通知机构140进行通知,因此容易进行之后继续涂装、进行将涂装头53的气泡排出的动作或更换涂装头等判断。
另外,在本实施方式中,在由该控制部130(判定机构)判定为空气混入的情况下,控制部130(阀控制机构)使开闭阀116开放以使涂料在旁通流路115中流动,并且,控制部130(泵控制机构)能够控制供给泵105及吸引泵120(齿轮泵)的工作,以比对涂装对象物进行涂装的状态流动得多。
由此,在判定为空气混入的情况下,涂料经由旁通流路115流动得比通常多,因此大量涂料流入第1气泡除去部件101(气泡除去部件101)和/或第2气泡除去部件106。因此,能够利用第2气泡除去部件106将大量气泡从涂料中除去。
[4.变形例]
以上对本发明一个实施方式进行了说明,但本发明除了上述实施方式以外能够进行多种变形。以下说明变形例。
在上述实施方式中,采用包括压力传感器S1~S8和第1流量计FM1、第2流量计FM2的构成。但是,在具备第1流量计FM1及第2流量计FM2的情况下,也可以省略压力传感器S1~S8中的至少一个,在具备压力传感器S1~S8的情况下,也可以省略第1流量计FM1和第2流量计FM2中的至少一个。
另外,在上述实施方式中,与第2过滤器对应的脱气模块80如图7所示为外部灌流方式。但是,脱气模块也可以构成为采用内部灌流方式。
另外,在上述实施方式中,在涂料供给机构100的返回流路104上设有涂料调节器119和压力传感器S6。但是,也可以采用省略涂料调节器119、压力传感器S6等的构成。
另外,在上述实施方式中,脱气模块80成为安装于机械手臂R1的中途部的构成。但是,脱气模块80也可以安装在机械手臂R1以外的部位。例如,也可以将脱气模块80安装在基台21侧、腿部22侧,或者将脱气模块80配置在供涂装机器人10设置的设置面。
另外,在上述实施方式中,气泡除去部件101(第1气泡除去部件101)及第2气泡除去部件106可以采用设置在涂料供给路103的中途部的构成,也可以采用设置在返回流路104的中途部的构成。
- 涂装机器人及使用涂装机器人的涂装方法
- 清洗机器人系统及清洗方法和涂装机器人系统及涂装方法