涂装机及涂装方法

文档序号:927477 发布日期:2021-03-02 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 涂装机及涂装方法 (Coating machine and coating method ) 是由 多和田孝达 于 2019-06-26 设计创作,主要内容包括:提供能够通过提高在先扫描中的涂装部位与在后扫描中的涂装部位混在一起的部分的平滑性来提高涂装质量的涂装机及涂装方法。涂装机(10)具备通过由臂驱动机构对臂进行驱动而使喷嘴头单元(50)移动的机械臂、和对喷嘴驱动机构及臂驱动机构的驱动进行控制来执行对涂装对象物的涂装的涂装控制部,涂装控制部以在通过喷嘴头单元(50)的每次扫描而形成的分割涂装面中形成以成为作为目标的涂装膜厚的方式进行涂装的通常涂装区域、和在与通常涂装区域相比减少了涂料的喷出量的状态下进行涂装的重叠涂装区域的方式执行涂装,并且以通过使前后扫描中的重叠涂装区域混在一起而使混在一起后的重叠涂装区域的涂装膜厚成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。(Provided are a coating machine and a coating method which can improve coating quality by improving the smoothness of a portion where a coating portion in a preceding scan and a coating portion in a subsequent scan are mixed. The coating machine (10) is provided with an arm which drives the arm by an arm driving mechanism and enables a nozzle head unit (50) to move, and a coating control part which controls the driving of the nozzle driving mechanism and the arm driving mechanism and executes the coating of a coating object, wherein the coating control part executes the coating in a mode of forming a normal coating area which performs the coating in a mode of reaching a target coating film thickness and an overlapped coating area which performs the coating in a state of reducing the spraying amount of the coating compared with the normal coating area in each scanning of the nozzle head unit (50), and executes the coating in a mode of enabling the coating film thickness of the overlapped coating area after being mixed to be the target coating film thickness by mixing the overlapped coating areas in the front and back scanning.)

涂装机及涂装方法

技术领域

本发明涉及涂装机及涂装方法。

背景技术

近年来,在汽车等车辆的涂装生产线中,如专利文献1所示提出了使用喷墨方式的涂装机对车辆进行涂装。在该专利文献1中公开了通过在喷嘴头(nozzle head)中从喷嘴列的各喷嘴喷出油墨来进行车辆的涂装。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第5976320号公报

发明内容

不过,喷出油墨的喷嘴的宽度通常比车辆的宽度短很多。因此,在进行车辆的涂装时,需要通过一边相对于车辆一点一点地改变位置一边使喷嘴头多次扫描来进行涂装。但是,在该情况下存在如下问题。即,在基于上次扫描的涂装区域的端部侧与基于新的扫描的涂装区域之间通常会产生重叠部分。但是,这种重叠部分关系到通过涂装而形成的涂膜的厚度的差异。即,重叠部分的存在成为涂膜的厚度与其它部位不同的主要原因,从而成为涂装质量下降的原因。

本发明是基于上述情况而完成的,欲提供一种能够通过提高在先扫描中的涂装部位与在后扫描中的涂装部位混在一起的部分处的平滑性来提高涂装质量的涂装机及涂装方法。

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,其通过从喷嘴以喷墨方式喷出涂料来进行对涂装对象物的涂装,该涂装机的特征在于,具备:喷嘴头单元,其具有在喷嘴喷出面形成有多个喷嘴的喷嘴头,并且具备使涂料从喷嘴喷出的喷嘴驱动机构;机械臂,其具备经由轴部而能够相对旋转的多个臂及使臂移动的臂驱动机构,并且通过臂驱动机构的驱动而在保持着喷嘴头单元的状态下使该喷嘴头单元移动;和涂装控制部,其对喷嘴驱动机构的驱动及臂驱动机构的驱动进行控制来执行对涂装对象物的涂装,涂装控制部进行如下控制,即,在被划分为通过喷嘴头单元的每次扫描而形成的分割涂装面的状态下反复进行多次扫描,由此执行对涂装对象物的涂装,并且,涂装控制部以如下方式执行涂装,即,在分割涂装面中形成以成为作为目标的涂装膜厚的方式进行涂装的通常涂装区域、和在与通常涂装区域相比减少了涂料的喷出量的状态下进行涂装的重叠涂装区域,而且,涂装控制部进行如下的重叠涂装控制,即,以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域混在一起,从而使混在一起后的重叠涂装区域的涂装膜厚成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在重叠涂装控制中,对喷嘴驱动机构的驱动及臂驱动机构的驱动进行控制,以使得以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域在厚度方向上重叠,从而成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在重叠涂装控制中,对喷嘴驱动机构的驱动及臂驱动机构的驱动进行控制,以使得以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域在厚度方向上重叠,从而成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在重叠涂装控制中,对喷嘴驱动机构的驱动进行控制,以使得以在重叠涂装区域中被喷出的涂料的液滴的尺寸比在通常涂装区域中被喷出的涂料的液滴的尺寸小的状态,从喷嘴喷出涂料。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在重叠涂装控制中,对喷嘴驱动机构的驱动进行控制,以使得在重叠涂装区域中被喷出的涂料的液滴与在通常涂装区域中被喷出的涂料的液滴相比,向每单位面积的涂装对象物喷出的涂料的液滴的个数减少。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在重叠涂装控制中,以在重叠涂装区域中设置多个细分化涂装区域的方式进行涂装控制,并且以在在先扫描中形成的重叠涂装区域内的细分化涂装区域与在下次扫描中形成的重叠涂装区域内的细分化涂装区域相邻的状态进行涂装控制。

另外,为了解决上述课题,根据本发明的第2观点,提供一种涂装方法,其通过从喷嘴以喷墨方式喷出涂料来进行对涂装对象物的涂装,该涂装方法的特征在于,具备:喷嘴头单元,其具有在喷嘴喷出面形成有多个喷嘴的喷嘴头,并且具备使涂料从喷嘴喷出的喷嘴驱动机构;机械臂,其具备经由轴部而能够相对旋转的多个臂及使臂移动的臂驱动机构,并且通过臂驱动机构的驱动而在保持着喷嘴头单元的状态下使该喷嘴头单元移动;和涂装控制部,其对喷嘴驱动机构的驱动及臂驱动机构的驱动进行控制来执行对涂装对象物的涂装,基于涂装控制部的控制而进行的涂装具有:扫描步骤,在该扫描步骤中,使多个喷嘴头单元相对于涂装对象物进行扫描;和分割涂装步骤,在该分割涂装步骤中,在每个扫描步骤中相对于涂装对象物从喷嘴喷出涂料而形成分割涂装面,分割涂装面具有以成为作为目标的涂装膜厚的方式进行涂装的通常涂装区域、和在与通常涂装区域相比减少了涂料的喷出量的状态下进行涂装的重叠涂装区域,并且,以通过使在下次分割涂装步骤中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先的分割涂装步骤中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域混在一起,从而使混在一起后的重叠涂装区域的涂装膜厚成为作为目标的涂装膜厚的方式,使涂料从上述喷嘴喷出。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在分割涂装步骤中,以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域在厚度方向上重叠,从而成为作为目标的涂装膜厚的方式,使涂料从上述喷嘴喷出。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在分割涂装步骤中,以在重叠涂装区域中被喷出的涂料的液滴的尺寸比在通常涂装区域中被喷出的涂料的液滴的尺寸小的状态,从喷嘴喷出上述涂料。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,以在重叠涂装区域中被喷出的涂料的液滴与在通常涂装区域中被喷出的涂料的液滴相比,向每单位面积的涂装对象物喷出的涂料的液滴的个数减少的方式,从喷嘴喷出涂料。

另外,本发明的其它方面优选为,在上述技术方案中,在分割涂装步骤中,以在重叠涂装区域内设置多个细分化涂装区域的方式进行涂装,并且以在在先扫描中形成的重叠涂装区域内的细分化涂装区域与在下次扫描中形成的重叠涂装区域内的细分化涂装区域相邻的状态进行涂装。

发明效果

根据本发明,能够提供一种能够通过提高在先扫描中的涂装部位与在后扫描中的涂装部位混在一起的部分处的平滑性来提高涂装质量的涂装机及涂装方法。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的喷墨式涂装机的整体结构的概略图。

图2是表示图1所示的涂装机的概略结构的图。

图3是表示从正面观察图1所示的涂装机所具备的喷嘴头单元中的使涂料喷出的喷嘴喷出面的状态的图。

图4是表示图3所示的喷嘴头呈交错状对位并配置的状态的图。

图5是表示图3所示的喷嘴头的概略结构的剖视图。

图6是表示图5所示的喷嘴头的概略结构的变形例的剖视图。

图7是表示用于从图1所示的涂装机的喷嘴头喷出涂料的图像数据的影像(image)的图。

图8是表示用图1所示的涂装机执行了涂装的情况下的涂装面的图。

图9是图8所示的涂装面中的通常涂装区域及重叠涂装区域的剖视图。

图10是表示在图7所示的图像数据的重叠数据区域中经过半色调(halftone)处理后的涂料的点尺寸(dot size)的一个例子的图。

图11是表示在图7所示的图像数据中的通常涂装数据区域中经过半色调处理后的涂料的点尺寸的一个例子的图。

图12是表示存在于图7所示的图像数据的重叠数据区域内的、梳齿状的一端细分化用数据区域和另一端细分化用数据区域的图。

图13是表示存在于图7所示的图像数据的重叠数据区域内的、格子状的一端细分化用数据区域和另一端细分化用数据区域的图。

图14是表示存在于图7所示的图像数据的重叠数据区域内的、渐变(gradation)状的一端细分化用数据区域和另一端细分化用数据区域的图。

图15是表示基于图12所示的图像数据执行了涂装的情况下的涂装面的图。

图16是表示基于图13所示的图像数据执行了涂装的情况下的涂装面的图。

图17是表示基于图14所示的图像数据执行了涂装的情况下的涂装面的图。

图18是本发明的变形例的涂装面中的通常涂装区域及重叠涂装区域的剖视图。

图19是本发明的另一变形例的涂装面中的通常涂装区域及重叠涂装区域的剖视图。

具体实施方式

以下,使用附图对本发明的一个实施方式的涂装机10及涂装方法进行说明。需要说明的是,本实施方式的涂装机10及涂装方法是喷墨式的涂装机及涂装方法。另外,本实施方式的涂装机10及涂装方法对车辆或车辆零件这样的涂装对象物进行“涂装”,以在涂装对象物的表面形成具有规定厚度的涂装膜来提供其表面的保护和美观为目的。

[1.关于涂装机的结构]

图1是表示本发明的一个实施方式的涂装机10的结构的图。图2是表示涂装机10的概略结构的图。如图1及图2所示,涂装机10具备涂装用机器人20、涂料供给部40和头单元50。

(1-1.关于涂装用机器人)

其中,涂装用机器人20的主要构成要素是基台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、腕部27、和驱动这些部分的马达M1~M6。

其中,基台21是设置于地面等设置部位的部分,但该基台21也可以能够相对于设置部位行进。另外,腿部22是从基台21朝向上部竖立设置的部分。此外,也可以在腿部22与基台21之间设置关节部,以使腿部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。此外,从旋转轴部23到腕部27为止的部分与用于使头单元50移动的机械臂对应。

在该旋转轴部23上以经由轴部而旋转自如的状态安装有旋转臂24。需要说明的是,另外,旋转臂24能够通过马达M1的驱动而旋转,作为这种马达M1能够使用电动马达或气动马达。此外,马达M1既可以设于旋转臂24的外壳内,也可以配置于旋转轴部23的外壳内。另外,在使用电动马达作为马达M1的情况下,优选为例如在旋转轴部23或旋转臂24的外壳内设置该电动马达、并且采取提高外壳内的内压等防爆措施(在以下各马达M2~M6中也是同样的)。

另外,在旋转臂24上以能够转动的状态安装有第1转动臂25的一端侧。此外,使第1转动臂25相对于旋转轴部23相对旋转的马达M2既可以收纳于旋转臂24的外壳内,也可以收纳于第1转动臂25的外壳内。

另外,在第1转动臂25的另一端侧,经由轴部以摆动自如的状态安装有第2转动臂26的一端侧。使该第2转动臂26相对于第1转动臂25相对旋转的马达M3既可以收纳于第1转动臂25的外壳内,也可以收纳于第2转动臂26的外壳内。

在该第2转动臂26的另一端侧安装有腕部27。腕部27能够以多个(例如三个)不同方向的轴部为中心而旋转运动。由此,能够高精度地控制喷嘴头单元50的方向。此外,轴部的个数只要是两个以上,就可以是任意数量。

为了实现上述腕部27的以各个轴部为中心的旋转运动而设有马达M4~M6。此外,马达M4~M6收纳于第2转动臂26的外壳内,但也可以收纳于其它部位。

另外,在腕部27经由保持架部30而安装有喷嘴头单元50。即,喷嘴头单元50经由保持架部30而装拆自如地设于腕部27。

此外,上述这样的具备旋转轴部23、旋转臂24、第1转动臂25、第2转动臂26、腕部27、和驱动这些部分的马达M1~M6的涂装机10是能够以6轴驱动的机器人。但是,涂装机10可以是以4轴以上的任意数量的轴驱动的机器人。

(1-2.关于涂料供给部)

另外,如图2所示,在涂装机10中设有涂料供给部40。涂料供给部40是朝向喷嘴头单元50供给涂料的部分,具备用于供给涂料的供给管路、泵和阀等。此外,在采用从涂装用机器人20的外部供给涂料的结构的情况下,涂装用机器人20可以不具备存放涂料的部分,可以在涂装用机器人20的外部具备储存涂料的部分。

(1-3.关于喷嘴头单元)

接着,对喷嘴头单元50进行说明。在腕部27经由保持架部30而安装有喷嘴头单元50。图3是表示从正面观察喷嘴头单元50中的使涂料喷出的喷嘴喷出面52的状态的图。如图3所示,在喷嘴喷出面52存在单一的喷嘴头53。但是,喷嘴喷出面52也可以设为存在由多个喷嘴头53构成的头组。在该情况下,作为一个例子,可以列举例如如图4所示将多个喷嘴头53呈交错状对位并配置的结构,但头组中的喷嘴头53的配置也可以不是交错状。

在该喷嘴头53设有很多喷嘴54。另外,在喷嘴头53设有上述喷嘴54沿规定方向相连的多个喷嘴列55。图5是表示喷嘴头53的概略结构的剖视图。如图5所示,在喷嘴头53中针对每个喷嘴54都设有喷嘴加压室56,该喷嘴加压室56与用于供给涂料的涂料供给路57连接。喷嘴加压室56与喷嘴54连通,通过使后述的压电基板60驱动以使得涂料喷出,能够使涂料从各个喷嘴54喷出。

另外,如图5所示,在喷嘴加压室56的顶面(与喷嘴54为相反侧的面)配置有压电基板60。压电基板60具备作为压电体的两片压电陶瓷层61a、61b,还具备公共电极62和单独电极63。压电陶瓷层61a、61b是通过从外部施加电压而能够伸缩的部件。作为这种压电陶瓷层61a、61b,能够使用具有强介电性的锆钛酸铅(PZT)系、NaNbO3系、BaTiO3系、(BiNa)NbO3系、BiNaNb5O15系等的陶瓷材料。

另外,如图5所示,公共电极62配置于压电陶瓷层61a与压电陶瓷层61b之间。另外,在压电基板60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62与公共电极用表面电极通过存在于压电陶瓷层61a的未图示的贯通导体而电连接。另外,单独电极63分别配置于与上述喷嘴加压室56相对的部位。另外,压电陶瓷层61a中的被公共电极62和单独电极63夹持的部分在厚度方向上极化。因此,当对单独电极63施加电压时,压电陶瓷层61a因压电效应而变形。因此,当对单独电极63施加规定的驱动信号时,压电陶瓷层61b向喷嘴加压室56凸出,由此喷出涂料。

此外,公共电极62不限于配置于喷嘴加压室56的顶面的结构。例如如图6所示,也可以采用配置于喷嘴加压室56的侧面的结构。

此外,本实施方式的压电基板60能够通过使施加的驱动电压变化而使从喷嘴54喷出的涂料的液滴的大小变化。具体而言,压电基板60能够通过变更驱动电压而生成至少两种尺寸的液滴。此外,能够生成的液滴的尺寸有时例如设为7种尺寸,但液滴的尺寸也可以仅设为一种尺寸,或者也可以设为能够生成两种以上尺寸。

此外,压电基板60与喷嘴驱动机构对应。但是,喷嘴驱动机构也可以与压电基板60以外的部件对应。例如,在喷嘴头53采用压电方式以外的方式的情况下,为了使涂料从该喷嘴头53喷出而驱动的部件与喷嘴驱动机构对应。作为这样的部件,例如在热敏(气泡)方式中,对喷嘴加压室56内的涂料进行加热的加热器与喷嘴驱动机构对应。另外,在阀门方式中,阀门及驱动阀门的部分(螺线管等)与喷嘴驱动机构对应。

(1-4.关于涂装机的控制结构)

接着,基于图2对涂装机10的控制结构进行说明。如图2所示,在涂装机10中设有图像处理部70、臂控制部80、涂料供给控制部90、头控制部100和主控制部110,这些部分与涂装控制部对应。但是,也可以设为其中的至少一个(例如涂料供给控制部90)不与涂装控制部对应。

另外,在涂装机10中还具备省略图示的各种传感器,来自这各个传感器的输出被输入至臂控制部80、涂料供给控制部90、头控制部100及主控制部110中的某一个。作为各种传感器,例如可以列举加速度传感器、角速度传感器、检测各驱动部的位置的位置检测传感器、图像传感器等,但也可以使用除此以外的传感器。

上述控制结构中的图像处理部70是基于作为涂装对象物的车辆或车辆零件的尺寸来进行能够从喷嘴头51喷出涂料的状态下的图像数据处理的部分。该图像处理部70例如与计算机对应,该计算机可以是涂装机10的一部分构成要素,也可以与涂装机10分开设置。在图像处理部70与涂装机10分开设置的情况下,在图像处理部70与涂装机10之间通过有线通信或无线通信进行数据的收发。此外,即使图像处理部70与涂装机10分开设置,也可以包含在涂装机10的概念中,还可以不包含在涂装机10的概念中。

关于上述图像数据处理,具体而言,图像处理部70在每次喷嘴头单元50相对于涂装对象物进行扫描时(针对每一道次),制作如图7所示的具有通常涂装数据区域R1、重叠数据区域R2和非喷出数据区域R3的图像数据D1。在图7中,关于某道次P1和其下一道次P2的两个图像数据D1,为了便于说明而将原本对位的图像数据错开来进行显示。

其中,通常涂装数据区域R1是用于对涂装对象物进行通常的涂装的、图像数据D1的一部分区域。另外,重叠数据区域R2是用于进行邻接的道次与涂料的附着部位互相重叠那样的涂装的、图像数据D1的一部分区域。另外,非喷出数据区域R3是涂装对象物的端部的外侧且无需喷出涂料的、图像数据D1的一部分区域。

而且,在通常涂装数据区域R1中,为了以成为所希望的膜厚的方式使油墨从喷嘴54喷出,将各个像素的像素值例如设定为0。需要说明的是,在此所说的像素值为0与以成为所希望的膜厚的方式使涂料喷出相对应。例如,在黑白的256级灰度中,在黑的情况下像素值与0对应,成为浓度很浓的状态。但是并不限于此,例如也可以使灰度中能够取得的最大值与以成为所希望的膜厚的方式使涂料喷出相对应。例如,可以使8级灰度的最大像素值8、16级灰度的最大像素值16、256级灰度的最大像素值256与以成为所希望的膜厚的方式使涂料喷出相对应。

另外,例如也可以使灰度中的最大值或最小值(0)与以成为大幅超过所希望的膜厚的厚度的方式使涂料喷出相对应。在该情况下,设定为各个像素中的最大的像素值与最小的像素值之间的所希望的像素值(在以下说明中设为目标像素值)成为所希望的膜厚的涂装。在该情况下,即使以目标像素值执行涂装,也能在喷嘴头单元50侧以涂装能力有余裕的状态执行涂装。因此,例如易于根据进行车辆的制造和销售的市场而执行设定为恰当膜厚的涂装。

此外,从图3明确可知,喷嘴喷出面52中的喷嘴列55相对于扫描方向(道次方向)倾斜设置。因此,在图像处理部70中,优选以使各个喷嘴54在到达涂装对象物的喷出开始位置之后喷出涂料的方式,且以针对各喷嘴54的每一个使通常涂装数据区域R1及重叠数据区域R2在扫描方向上偏移的方式,制作图像数据D1。

另外,图像处理部70在重叠数据区域R2中将各个像素的像素值设定为规定的中间值。例如,在邻接道次的两个图像数据D1中存在互相重叠的一个重叠数据区域(一端重叠数据区域)R21和另一个重叠数据区域(另一端重叠数据区域)R22的情况下,有时在一个重叠数据区域R21中设为应该形成的涂装膜厚的一半左右的像素值,并在另一个重叠数据区域R22中也设为应该形成的涂装膜厚的一半左右的像素值。此外,在此,在先道次中的一端重叠数据区域R21与在后道次中的另一端重叠数据区域R22互相重叠。

但是,也可以是,以在先道次中的一端重叠数据区域R21的涂装膜厚比在后道次中的另一端重叠数据区域R22的涂装膜厚形成得厚的方式,分别设定一端重叠数据区域R21的像素值和另一端重叠数据区域R22的像素值。另外,还可以是,以在先道次中的一端重叠数据区域R21的涂装膜厚比在后道次中的另一端重叠数据区域R22的涂装膜厚形成得薄的方式,分别设定一端重叠数据区域R21的像素值和另一端重叠数据区域R22的像素值。

另外,在非喷出数据区域R3中设定为不喷出涂料的像素值(例如最大像素值)。在此,为了缩短涂装时间,图像数据D1的道次方向(操作方向)上的尺寸优选为以使非喷出数据区域R3的面积尽可能小的方式制作。

需要说明的是,例如在车辆的端部侧那样的部位,图像数据D1中仅存在一端重叠数据区域R21和另一端重叠数据区域R22中的某一个。

另外,臂控制部80是对上述马达M1~M6的驱动进行控制的部分。该臂控制部80具备存储器81,存储器81内存储有通过机器人示教(robot teaching)而制作的程序及数据。而且,在臂控制部80中,基于存储器81内存储的程序和数据、以及图像处理部70中的图像处理,对马达M1~M6的驱动进行控制。通过该控制,喷嘴头单元50能够以所希望的速度从用于执行涂装的所希望的位置通过、在规定位置停止。此外,存储器81也可以配置于涂装机10,但也可以是,存储器81存在于涂装机10的外部、并相对于该存储器81经由有线或无线的通信手段来实现信息的收发。

另外,涂料供给控制部90是控制涂料向喷嘴头单元50的供给的部分,具体而言,对涂料供给部40所具备的泵和阀等的工作进行控制。此时,涂料供给控制部90优选为以相对于喷嘴头单元50以定压(作为定压的一个例子是定量)供给涂料的方式控制上述泵和阀的工作。另外,头控制部100是基于图像处理部70中的图像处理对喷嘴头单元50内的压电基板60的工作进行控制的部分。

另外,主控制部110是以使上述马达M1~M6、涂料供给部40及压电基板60协作而对涂装对象物执行涂装的方式向上述的臂控制部80、涂料供给控制部90及头控制部100发送规定的控制信号的部分。

[2.关于涂装方法]

接着,说明使用具有上述结构的涂装机10对车辆或车辆零件等涂装对象物进行涂装的涂装方法。

在进行涂装之前,基于已测定的涂装对象物的尺寸来制作图像数据D1。该图像数据D1针对喷嘴头单元50进行扫描的每一道次而分别制作。此时制作的图像数据D1如上所述具有通常涂装数据区域R1、重叠数据区域R2和非喷出数据区域R3。

之后,主控制部110基于由图像处理部70制作的图像数据D1,向臂控制部80、涂料供给控制部90及头控制部100发送用于执行涂装的控制信号。这样的话,臂控制部80使马达M1~M6中的至少一个以规定的驱动速度进行驱动,以使得能够对涂装对象物执行涂装。另外,涂料供给控制部90在通过未图示的传感器检测到喷嘴头单元50相对于涂装对象物到达了规定位置时,从喷嘴头单元50的某一喷嘴54起开始涂料的喷出。

此时,头控制部100以从到达涂装对象物的端部的喷嘴54起依次喷出涂料的方式对各喷嘴54的压电基板60的驱动进行控制。由此,在涂装对象物上形成图8所示的涂装面C。该涂装面C通过多次扫描出按每一扫描(道次)而被涂装的分割涂装面CD、并使邻接的分割涂装面CD的一部分重叠而形成。

在此,在上述分割涂装面CD中,形成有通过与通常涂装数据区域R1对应地喷出涂料而形成的通常涂装区域CR1、和通过与重叠数据区域R2对应地喷出涂料而形成的重叠涂装区域CR2。

此外,在本实施方式中,在先道次P1中的分割涂装面CD的与一端重叠区域R21对应的一端重叠涂装区域CR21、和与另一端重叠区域R22对应的另一端重叠涂装区域CR22混在一起。作为这种混在一起的一个例子,存在一端重叠涂装区域CR21与重叠涂装区域CR2相重叠的情况。此外,在这种重叠涂装区域CR2中,成为与通常涂装区域CR1相比减少了涂料的喷出量的状态。

在此,通常涂装区域CR1及重叠涂装区域CR2的代表性结构如图9所示。图9是表示一端重叠涂装区域CR21与另一端重叠涂装区域CR22相重叠的状态的剖视图。如图9所示,将在先道次P1及下一道次P2中的通常涂装区域CR1的平均厚度设为T1。此时,一端重叠涂装区域CR21的厚度T2和与该一端重叠涂装区域CR21互相重叠的另一端重叠涂装区域CR22的厚度T3合计的厚度T4设为与厚度T1相等或大致相等。

此外,除了如上所述一端重叠涂装区域CR21与另一端重叠涂装区域CR22相重叠以外,在后述的第3涂装控制中说明的那种细分化后的涂装区域以邻接的方式配置的情况也相当于混在一起。在像这样细分化后的涂装区域(细分化涂装区域)以邻接的方式配置的情况下,也是各个细分化涂装区域中的涂装膜的厚度与上述的T1相等。

为了形成这种具有重叠或邻接配置的一端重叠涂装区域CR21和另一端重叠涂装区域CR22,头控制部100基于图像数据D1进行以下第1涂装控制至第3涂装控制那样的涂料的喷出控制。

(1)第1涂装控制

在第1涂装控制中以如下方式进行控制,即,在一端重叠涂装区域CR21及另一端重叠涂装区域CR22中,使从喷嘴54喷射的涂料的液滴的尺寸比通常涂装区域CR1小。

在该情况下,可以是,以在一端重叠涂装区域CR21中被喷出的小尺寸的液滴的体积与在另一端重叠涂装区域CR22中被喷出的小尺寸的液滴的体积的合计体积等于在通常涂装区域CR1中被喷出的大尺寸的液滴的体积的方式进行涂装。

但是,通常球的体积与半径的立方成正比,相对于此,球的表面积与半径的平方成正比。因此,半径越小,涂料的液滴所包含的一部分成分(有机溶剂等)越容易向外部飞散。另一方面,涂料中的除有机溶剂之外的构成涂装膜的固化成分的体积中的、一端重叠涂装区域CR21与另一端重叠涂装区域CR22合计的体积应该等于通常涂装区域CR1的固化成分的体积。

因此,由于在在先道次P1与下一道次P2之间有时间差,所以为了防止因有机溶剂的飞散比例而导致在涂装膜上露出微小凹凸等,也可以使在一端重叠涂装区域CR21中被喷出的尺寸的液滴的半径E1比在另一端重叠涂装区域CR22中被喷出的尺寸的液滴的半径E2大。换言之,也可以是,以在在先道次P1中具有与液滴的半径E1对应的一端重叠数据区域R21、在下一道次P2中具有与液滴的半径E2对应的另一端重叠区域R22的方式,在图像处理部70中制作各个道次的图像数据D1。

此外,在第1涂装控制中,在图像处理部70或头控制部100中对各个道次中的图像数据D1进行半色调处理。此时,可以使用抖动(dither)法或误差扩散法这些方法进行半色调处理。此外,在半色调处理中,也可以使用误差扩散法、抖动法、浓度图案法等。

在该半色调处理中,根据各个像素中的表示浓淡的像素值,将涂料的液滴转换成最佳尺寸(点尺寸)。此时,也可以与点的开·关(ON·OFF)进行组合。图10是表示重叠数据区域R2中的半色调处理的一个例子的图。需要说明的是,图10所示的矩阵中的各数字表示涂料的液滴(点)的尺寸,数值越大,点尺寸越大。例如,在点的尺寸存在7个等级的情况下,如图10所示,在某个关注像素中将从大到小第三个尺寸的点设为开、在该关注像素的左侧相邻的像素中将第六个尺寸的点设为开、在该关注像素的左斜上方的像素中将第二个点设为开、在该关注像素之上的像素中将点设为关(0)…,像这样,针对每个像素决定点尺寸。

而且,在头控制部100中,基于这种图像处理使压电基板60驱动而从喷嘴54相对于涂装对象物喷出涂料的液滴。这样的话,尤其是在重叠数据区域R2中,以点尺寸分散化的状态进行涂装。因此,在将涂料弹到涂装对象物上之后,涂料向周围流动,由此能够形成规定厚度的涂装膜。

此外,如图11所示,在通常涂装数据区域R1中,点尺寸分别优选为最大尺寸或接近最大尺寸的值。

在此,在纸等的印刷中,即使喷出半色调处理后的油墨,由于该油墨会渗入印刷介质,所以也不会在印刷介质的表面形成规定厚度。而且,在向纸等印刷介质进行的印刷中,由于利用该印刷介质所具有的白度进行印刷,所以存在不会被弹上油墨的部位。但是,在像本实施方式这样的涂装中,涂料以在厚度方向上具有膜厚的状态(可以说是三维的状态)形成。另外,涂料不会渗入涂装对象物。因此,在上述用于决定点尺寸的半色调处理中,为了不产生任何一处无涂装区域而优选以在小尺寸的点的旁边或附近配置大尺寸的点的方式进行图像处理。

当经过如上所述的半色调处理使涂料从喷嘴54喷出时,基于通常涂装数据区域R1的通常涂装区域CR1能够形成上述厚度T1的涂装膜。另一方面,基于一端重叠数据区域R21的一端重叠涂装区域CR21能够形成上述厚度T2的涂装膜,基于另一端重叠区域R22的另一端重叠涂装区域CR22能够形成基于上述厚度T3的涂装膜。

(2)第2涂装控制

在第2涂装控制中,将从喷嘴54喷射的涂料的液滴(点)的尺寸设为相同尺寸来形成涂装膜。在该情况下,通过使打入某区域的点的个数发生变化来达成所希望的膜厚。在该情况下,例如能够通过改变使压电基板60驱动的频率,而使向每单位面积从喷嘴54喷出的点的个数发生变化。例如,在液滴(点)的尺寸存在7个等级的情况下,喷出其中某一尺寸的点来形成通常涂装区域CR1和重叠涂装区域CR2。此外,在液滴(点)的尺寸存在7个等级的情况下,从涂装时间的缩短和涂装控制的容易度出发,可以喷出从小到大第3等级或第4等级的尺寸的液滴(点)。

在此,将向基于通常涂装数据区域R1的通常涂装区域CR1中的、涂装对象物的每单位面积喷出的点数设为D1。另外,将向重叠数据区域R2中的、涂装对象物的每单位面积喷出的点数设为D2。而且,以成为D1>D2的方式分别形成通常涂装区域CR1和重叠涂装区域CR2。

此外,将向一端重叠涂装区域CR21中的、涂装对象物的每单位面积喷出的点数设为D21,将向另一端重叠涂装区域CR22中的、涂装对象物的每单位面积喷出的点数设为D22。这样的话,也可以设为以下述式1成立的方式决定涂装对象物的每单位面积的点数。

D1=D21+D22…(式1)

在像这样进行涂装的情况下,即使涂料的液滴的点尺寸相同,也能够使重叠涂装区域CR21中的涂装膜的厚度T2及另一端重叠涂装区域CR22中的涂装膜的厚度T3小于通常涂装区域CR1中的涂装膜的厚度T1。由此,当重叠涂装区域CR21与重叠涂装区域CR21重叠时,能够三维地形成与通常涂装区域CR1的厚度T1为同等厚度的涂装膜。

(3)第3涂装控制

在第3涂装控制中,与上述的第1涂装控制及第2涂装控制相比较扩大了重叠数据区域R2(重叠涂装区域CR2)的面积。通过该面积的扩大来制作图12至图14所示的细分化用数据区域R4。具体而言,在在先道次P1的一端重叠数据区域R21中制作一端细分化用数据区域R41,在下一道次P2的另一端重叠区域R22中制作另一端细分化用数据区域R42。而且,通过将这些一端细分化用数据区域R41与另一端细分化用数据区域R42组合,能够形成厚度均匀化的重叠涂装区域CR2。

在此,图12是表示一端细分化用数据区域R41和另一端细分化用数据区域R42设置为梳齿状的状态的图。当基于该图12所示的图像数据D1执行涂装时,成为图15所示的状态。如图15所示,与一端细分化用数据区域R41对应的涂装部分是一端细分化涂装区域CR41,与另一端细分化用数据区域R42对应的涂装部分是另一端细分化涂装区域CR42。而且,一端细分化涂装区域CR41与另一端细分化涂装区域CR42并不在厚度方向上重叠,而是配置于邻接的位置。因此,在图15中,成为一端细分化涂装区域CR41与另一端细分化涂装区域CR42呈梳齿状啮合的状态。

另外,图13是表示一端细分化用数据区域R41和另一端细分化用数据区域R42设置为格子状的状态的图。当基于该图13所示的图像数据D1执行涂装时,成为图16所示的状态。在图16所示的状态中,一端细分化涂装区域CR41和另一端细分化涂装区域CR42并不互相重叠而是成为呈方格图案状配置的状态。

另外,图14是表示一端细分化用数据区域R41和另一端细分化用数据区域R42设置为渐变状的状态的图。当基于该图14所示的图像数据D1执行涂装时,成为图17所示的状态。在图17所示的状态中,一端细分化涂装区域CR41和另一端细分化涂装区域CR42成为各自的渐变状的图案并不互相重叠地配置的状态。

在如上所述的、对涂装对象物进行以在重叠数据区域R2存在细分化用数据区域R4的图像数据D1为基础的涂装的情况下,各个细分化涂装区域CR4具有厚度T1。因此,在重叠涂装区域CR2中,以厚度被均匀化为T1的状态执行涂装。

此外,通过一边以上述的第1涂装控制至第3涂装控制的任一个或它们的组合反复进行喷嘴头单元50的扫描一边在该扫描中将涂料从喷嘴54喷出,从而整体地进行对涂装对象物的涂装。

[3.关于效果]

根据上述结构的涂装机10及涂装方法,涂装控制部(图像处理部70、臂控制部80、涂料供给控制部90、头控制部100及主控制部110)进行如下控制,即,在被划分为通过喷嘴头单元50的每次扫描而形成的分割涂装面CD的状态下反复进行多次扫描,由此执行对涂装对象物的涂装。而且,涂装控制部以如下方式执行涂装,即,在分割涂装面CD中形成以成为作为目标的涂装膜厚T1的方式进行涂装的通常涂装区域CR1、和在与通常涂装区域CR1相比减少了涂料的喷出量的状态下进行涂装的重叠涂装区域CR2。而且,涂装控制部以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面CD中的重叠涂装区域CR2相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面CD中的重叠涂装区域CR2混在一起,从而使混在一起后的重叠涂装区域CR2的涂装膜厚成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

因此,在在先扫描中的涂装部位(分割涂装面CD)与在后扫描中的涂装部位(分割涂装面CD)混在一起的重叠涂装区域CR2中,能够将涂装膜的厚度设为与通常涂装区域CR1同等的厚度。因此,能够实现在整个涂装面C平滑性高的涂装。即,能够防止当在先扫描中的涂装部位(分割涂装面CD)与在后扫描中的涂装部位(分割涂装面CD)互相重叠时鼓起而损害平滑性。

另外,也可以是,在本实施方式的重叠涂装控制中,对压电基板60(喷嘴驱动机构)的驱动及马达M1~M6(臂驱动机构)的驱动进行控制,以使得以通过使在下次扫描中被涂装的分割涂装面CD中的重叠涂装区域CR2相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面CD中的重叠涂装区域CR2在厚度方向上重叠,从而成为作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

在像这样进行控制的情况下,即使前后两次扫描中的重叠涂装区域CR2重叠,也会以该部位成为作为目标的涂装膜的厚度T1的方式进行涂装。因此,能够实现在整个涂装面C平滑性高的涂装。

另外,也可以是,在本实施方式的重叠涂装控制中,对压电基板60(喷嘴驱动机构)的驱动进行控制,以使得以在重叠涂装区域CR2中被喷出的涂料的液滴的尺寸比在通常涂装区域CR1中被喷出的涂料的液滴的尺寸小的状态,从喷嘴54喷出涂料。

在像这样进行控制的情况下,由于能够将从喷嘴54喷出的涂料的液滴(点)的尺寸最佳化成小尺寸,所以即使前后两次扫描中的重叠涂装区域CR2重叠,也会以该部位成为作为目标的涂装膜的厚度T1的方式进行涂装。因此,能够实现在整个涂装面C平滑性高的涂装。

另外,也可以是,在本实施方式的重叠涂装控制中,对喷嘴驱动机构的驱动进行控制,以使得在重叠涂装区域CR2中被喷出的涂料的液滴与在通常涂装区域CR1中被喷出的涂料的液滴相比,向每单位面积的涂装对象物喷出的涂料的液滴的个数减少。

在像这样进行控制的情况下,由于能够将从喷嘴54喷出的涂料的液滴(点)的个数调整成比通常涂装区域CR1少的最佳个数,所以即使前后两次扫描中的重叠涂装区域CR2重叠,也会以该部位成为作为目标的涂装膜的厚度T1的方式进行涂装。因此,能够实现在整个涂装面C平滑性高的涂装。另外,由于将相同尺寸的液滴(点)从喷嘴54喷出,所以涂装膜的厚度的计算能够成比例地计算出。因此,能够容易地进行涂装膜的厚度的控制。

另外,在本实施方式的重叠涂装控制中,也能够是,以在重叠涂装区域CR2中设置多个细分化涂装区域CR4的方式进行涂装控制,并且以在在先扫描中形成的重叠涂装区域CR2内的细分化涂装区域CR4与在下次扫描中形成的重叠涂装区域CR2内的细分化涂装区域CR4相邻的状态进行涂装控制。

在像这样进行控制的情况下,在在先扫描中形成的细分化涂装区域CR4与在在后扫描中形成的细分化涂装区域CR4并不互相重叠而是成为邻接配置的状态。因此,通过调整从喷嘴54喷出的涂料的量,从而在重叠涂装区域CR2中以成为作为目标的涂装膜的厚度T1的方式进行涂装。因此,能够实现在整个涂装面C平滑性高的涂装。

[4.关于变形例]

以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但本发明除此以外也能进行各种变形。以下,对其进行说明。

在上述实施方式中,例如一端重叠涂装区域CR21的厚度T2在其宽度方向上具有大致相同的厚度。另外,另一端重叠涂装区域CR22的厚度T3在其宽度方向上具有大致相同的厚度。但是,一端重叠涂装区域CR21及另一端重叠涂装区域CR22的厚度也可以不均匀。

例如,如图18所示,在在先道次P1中的一端重叠涂装区域CR21中,以随着远离通常涂装区域CR1而厚度逐渐减少的方式进行涂装。与此同时,在下一道次P2中的另一端重叠涂装区域CR22中,也以随着远离通常涂装区域CR1而厚度逐渐减少的方式进行涂装。此时,在一端重叠涂装区域CR21及另一端重叠涂装区域CR22中的涂装控制中,能够使用例如上述第1涂装控制中的变更点尺寸的方法,以随着远离各个通常涂装区域CR1而使点尺寸变小的方式执行涂装。另外,在一端重叠涂装区域CR21及另一端重叠涂装区域CR22中的涂装控制中,能够使用第2涂装控制中的使向每单位面积喷出的液滴(点)的个数发生变化的方法,以随着远离各个通常涂装区域CR1而使喷出的液滴(点)的个数减少的方式执行涂装。

在进行这种涂装控制的情况下,由于在靠近通常涂装区域CR1的一侧从喷嘴54喷出尺寸小的涂料的液滴(点),所以能够实现分割涂装面CD彼此(道次彼此)的接缝更难辨别的涂装。

另外,如图19所示,在在先道次P1中的一端重叠涂装区域CR21中,以随着远离通常涂装区域CR1而厚度阶段性地减少的方式进行涂装。与此同时,在下一道次P2中的另一端重叠涂装区域CR22中,也以随着远离通常涂装区域CR1而厚度阶段性地减少的方式进行涂装。在该情况下,也能够如上述利用图18所说明的那样,使用第1涂装控制中的点尺寸的变更及/或第2涂装控制中的液滴(点)的个数变更这些方法来实现图19所示的厚度阶段性地变化的状态。

此外,在上述的图18及图19中,下一道次P2的另一端重叠涂装区域CR22中尤其是厚度薄的部分与在先道次P1的一端重叠涂装区域CR21中的厚度厚的部分重叠,由此,成为修正了该厚度的状态。

另外,在上述实施方式中对形成具有恒定厚度的涂装膜的情况进行了说明。但是,本发明的涂装机10及涂装方法并不限于具有恒定厚度的涂装膜的形成。例如,在基于某种设计对涂装对象物进行描画的情况下,也能适用本发明的涂装机10及涂装方法。

在此,有时在描画中涂装膜厚会根据涂装的部位而变化,即使在这样的情况下,也针对每个该部位存在作为目标的涂装膜厚。因此,使在下次扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域相对于在在先扫描中被涂装的分割涂装面中的重叠涂装区域混在一起。由此,能够以混在一起后的重叠涂装区域的涂装膜厚成为按每个部位的作为目标的涂装膜厚的方式执行涂装。

另外,在上述实施方式中,关于重叠涂装区域对第1涂装控制、第2涂装控制及第3涂装控制进行了说明。但是,也可以将这些第1涂装控制、第2涂装控制和第3涂装控制中的至少两个组合执行。例如,可以一边像第1涂装控制那样变更点的尺寸、一边像第2涂装控制那样变更向每单位面积喷出的点的个数。另外,也可以一边像第1涂装控制那样变更点的尺寸、一边像第3涂装控制那样形成细分化后的涂装区域。另外,也可以一边像第2涂装控制那样变更向每单位面积喷出的点的个数、一边像第3涂装控制那样形成细分化后的涂装区域。

附图标记说明

10:涂装机,20:涂装用机器人,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:腕部,30:保持架部,40:涂料供给部,50:喷嘴头单元,51:头盖,52:喷嘴喷出面,53:喷嘴头,54:喷嘴,55:喷嘴列,56:喷嘴加压室,57:涂料供给路,60:压电基板,61a、61b:压电陶瓷层,62:公共电极,63:单独电极,70:图像处理部,80:臂控制部,81:存储器,90:涂料供给控制部,100:头控制部,110:主控制部,C:涂装面,CD:分割涂装面,CR1:通常涂装区域,CR2:重叠涂装区域,CR21:一端重叠涂装区域,CR22:另一端重叠涂装区域,CR4:细分化涂装区域,CR41:一端细分化涂装区域,CR42:另一端细分化涂装区域,D1:图像数据,M1~M6:马达,R1:通常涂装数据区域,R2:重叠数据区域,R21:一端重叠数据区域,R22:另一端重叠区域,R3:非喷出数据区域,R4:细分化用数据区域,R41:一端细分化用数据区域,R42:另一端细分化用数据区域。

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