塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法
【課題】実際に塗料を噴霧しなくとも、被塗物面とハンドガンとの距離や軌跡に沿ったハンドガンの動かし方の習得を図る。
【解決手段】塗装作業訓練装置（ハンドガン）１は、ハンドガン本体２と、ハンドガン本体２に添設され、先端部に第１の集光レンズ６ａが配設される第1の光ファイバケーブル５ａと、ハンドガン本体２に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブル５ｂとを備えている。第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂは、ハンドガン本体２の先端部２１を挟んで対称位置に配置されている。第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂからは、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂの色を異ならせることで、光色の異なった光が出射されるように構成されている。
【解決手段】塗装作業訓練装置（ハンドガン）１は、ハンドガン本体２と、ハンドガン本体２に添設され、先端部に第１の集光レンズ６ａが配設される第1の光ファイバケーブル５ａと、ハンドガン本体２に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブル５ｂとを備えている。第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂは、ハンドガン本体２の先端部２１を挟んで対称位置に配置されている。第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂからは、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂの色を異ならせることで、光色の異なった光が出射されるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法に係わり、特に、バンパー塗装等の塗装作業を習熟するための塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バンパー等の塗装を行うに際しては、作業者が生産ラインで正式に塗装作業を行う前に、塗装作業を習熟させるための訓練が行われている。
【０００３】
従来から、この種の塗装作業の訓練は図８に示すようにして行われている。先ず、バンパー等の被塗物面１００には、予め塗装機（不図示）の移動の軌跡２００が描かれており、また、図示しない塗装ハンドガン（不図示）の先端部にはバンパー等の被塗物と塗装機間の距離と同じ長さの棒体（不図示）が取り付けられている。
【０００４】
しかして、作業者が棒体の先端部をバンパー等の被塗物面１００に対して直交させた状態で被塗物面１００に摺接させながら軌跡２００に沿って移動させることで塗装作業の習熟が行われる。
【０００５】
しかしながら、このような実際に塗料の噴霧を行わないバンパー塗装等の塗装作業訓練においては、作業者は移動軌跡２００に沿った塗装ハンドガンの動かし方を習得できるものの、次のような難点があった。
【０００６】
第１に、塗装ハンドガンの動かし方の習得のみとなり、塗装パターン幅（塗り幅）を体得することができない。
【０００７】
第２に、このような塗装作業訓練によれば、バンパーのように被塗物が平面である場合には容易に行うことができるものの、実際の手吹き塗装においては、ボディー塗装の補正や内板塗装も行う必要があることから、ドア内板面のような隠れた場所への塗料を入り込ませるための訓練ができない。
【０００８】
第３に、このような塗装作業訓練では、実際に塗料を用いないことから、噴霧している塗料の軌跡を見ることができず、作業者は塗装作業の臨場感を習得することができない。
【０００９】
なお、このようなバンパー塗装の作業訓練装置については、記載すべき先行技術文献情報は見当たらない。
【００１０】
一方、他の塗装技術としては、先端に塗装機を取り付けるための多軸ロボットアームを備えた塗装ロボットで塗装するティーチング装置が知られているが（例えば、特許文献１、２参照）、かかるティーチング装置は、ロボットのティーチングに主眼をおいていることから、数値情報は得られるものの、直接作業者が塗装作業を理解することができず、また塗装作業を理解しながら塗装作業を平行して行うことができないという難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２６４０５９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、実際に塗料を噴霧しなくとも、被塗物面とハンドガン間の距離や軌跡に沿ったハンドガンの動かし方を習得することができる塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様である塗装作業訓練装置は、ハンドガン本体と、ハンドガン本体に添設され、先端部に第１の集光レンズが配設される第1の光ファイバケーブルと、ハンドガン本体に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブルとを備え、第１の集光レンズから出射される光の色は、第２の集光レンズから出射される光の色と異なるものである。
【００１４】
第１の態様である塗装作業訓練装置によれば、塗料に代えて、集光レンズの先端部から光が出射されることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができ、また、光を光ファイバケーブルで誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができる。さらに、隠れた場所への塗料の入り込みは、光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、また、光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズの色は、第２の集光レンズの色と異なるものである。
【００１６】
第２の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の光ファイバケーブルから無色の光を出射させても、第１、第２の集光レンズから出射させる光の色を異ならせることができる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１の態様である塗装作業訓練装置において、第1の光ファイバケーブルから出射される光の色は、第２の光ファイバケーブルから出射される光の色と異なるものである。
【００１８】
第３の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の集光レンズとして無色の集光レンズを使用しても、第１、第２の集光レンズから出射させる光の色を異ならせることができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズと第２の集光レンズは、ハンドガン本体の先端部を挟んで対称位置に配置されているものである。
【００２０】
第４の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の集光レンズをハンドガン本体の先端部に対して容易に設置することができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズと第２の集光レンズは、第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光が被塗物面上において重なり合うように配置されているものである。
【００２２】
第５の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第４の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、被塗物面上における光の重なり部分の色や形状を目視で確認することで、ハンドガンと被塗物面間の距離や被塗物面に対するハンドガンの傾きを適正に判断することができる。
【００２３】
本発明の第６の態様である塗装作業訓練方法は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置を備え、塗装作業訓練装置を構成する第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光の被塗物面上における重ね合わせ状況から、塗装作業訓練装置の被塗物面に対する距離および／または角度の適否を判断するものである。
【００２４】
第６の態様である塗装作業訓練方法によれば、塗料に代えて、集光レンズの先端部から光が出射されることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも訓練を行うことができ、また、光を光ファイバケーブルで誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても訓練を行うことができ、さらに、隠れた場所への塗料の入り込みは、光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、また、光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の態様乃至第６の態様の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法によれば、次のような効果がある。
【００２６】
第１に、塗料に代えて、第１、第２の集光レンズから光を出射することで訓練を行うことができることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができる。
【００２７】
第２に、光ファイバケーブルで出射光を誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができる。
【００２８】
第３に、隠れた場所への塗料の入り込みは、照射光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができる。
【００２９】
第４に、照射光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【００３０】
第５に、オフラインで実施できるため、時間に左右されずに訓練を行うことができる。
【００３１】
第６に、オフラインにより、定点ビデオ画像による作業比較を行うことができる。すなわち、塗料を噴射させずに、視覚で塗装パターンを表現することができることから、固定カメラで録画し、録画した映像をパソコンへ取り込み、編集ソフトなどにより映像を重ねあわせることで（オーバーレイ機能）、指導者における見本の動きと訓練者の動きの比較をすることができる。
【００３２】
第７に、ハンドガン本体の先端部に水を噴霧するためのノズルを設けた場合には、ノズルから水を噴射させ光を照射すると、水の噴霧による光の散乱で光の軌跡を目視することができる。また、実際の塗装の臨場感を得ることができる。
【００３３】
第８に、実際に塗料を吐出させる訓練と比較すれば、塗料が未吐出となる分だけ訓練材料費を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の塗装作業訓練装置の一例を示す模式図。
【図２】図１に示す塗装作業訓練装置の上面図。
【図３】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離および被塗物面に対するハンドガンの角度が適正な場合の光の重なり状況の一例を示す説明図。
【図４】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離および被塗物面に対するハンドガンの角度が不適正な場合の光の重なり状況の一例を示す説明図。
【図５】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離の判断基準の一例を示す説明図。
【図６】本発明におけるハンドガンの被塗物面に対する角度の判断基準の一例を示す説明図。
【図７】本発明の塗装作業訓練装置におけるドア内板部の塗装状態の一例を示す説明図。
【図８】従来のハンドガンにおける被塗部の軌跡を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本発明の塗装作業訓練装置の一例を模式的に示す正面図、図２は同実施例における上面図である。
【００３７】
図１において、本発明における塗装作業訓練装置（ハンドガン）１は、ハンドガン本体２と、ハンドガン本体２の後端部近傍の下面に下方に向けて突設されたグリップ３と、グリップ３の前部位置でハンドガン本体２に軸支されたトリガー４と、ハンドガン本体２の外側に離間して添設された第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂと、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部にそれぞれ配設され、ハンドガン本体２の先端部２1の外周に離間して配置される第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂと、トリガー４に連動して第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの光路をオンオフし得る光路オンオフ手段（不図示）と、水を供給するホース８と、霧化用のエアホース９とを備えている。
【００３８】
第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂは、図２に示すように、それぞれ図示しない光源からハンドガン本体２の先端部２1近傍の外周に跨って配設されている。
【００３９】
ハンドガン本体２の先端部２1中心には、水を噴射させるためのノズル２２が設けられており、このノズル２２の外周若しくはハンドガン本体２の先端部２1外周には、赤色の第１の集光レンズ６ａと青色の第２の集光レンズ６ｂが円周方向に離間して配置されている。この実施例では、赤色の第１の集光レンズ６ａと青色の第２の集光レンズ６ｂがハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置されている。
【００４０】
第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂは、第１の集光レンズ６ａから出射される赤色の光（以下「第1の照射光」という。）１０ａと第２の集光レンズ６ｂから出射される青色の光（以下「第２の照射光」という。）１０ｂが被塗物面１１上において重なり合うように配置されている。具体的には、規定の距離（ハンドガン本体２の先端部２1から被塗物面１１までの距離）で、第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂがバンパー等の被塗物面１１上に同一の直線上に並び、かつ、第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂにおける二つの円形若しくは楕円形の照射スポット１２ａ、１２ｂが重なるように設定される。例えば、規定の距離を２００ｍｍとした場合、当該距離において第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂの被塗物面１１上における第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂが円形若しくは楕円状に重なるように配置される。ここで、ハンドガン１は被塗物面１１面に対して垂直に向けられることで、適正な塗装角度となり、また、ハンドガン本体２の先端部２1から被塗物面１１までの距離は、塗装条件によって設定が変えられる。
【００４１】
なお、図１および図２中、符号１２はハンドガン本体２とホース８との連結部、１３はグリップ３の下端部においてホース８を把持する把持部材、１４は２条の光ファイバケーブルを纏めるための締結バンドを示している。
【００４２】
次に、このように構成された塗装作業訓練装置１の動作について説明する。
【００４３】
図１および図２において、先ず、トリガー４を引くことで、図示しない光路オンオフ手段が作動し光路がオンすると、第1の光ファイバケーブル５ａの先端部から出射される無色の光が第１の集光レンズ６ａにおいて赤色に変化し、当該第１の集光レンズ６ａから赤色の第1の照射光１０ａがバンパー等の被塗物面１１上に向けて出射される。同様に、第２の光ファイバケーブル５ｂの先端部から出射される無色の光が第２の集光レンズ６ｂにおいて青色に変化し、当該第２の集光レンズ６ｂから青色の第２の照射光１０ｂがバンパー等の被塗物面１１に向けて出射される。
【００４４】
そうすると、ハンドガン本体２と被塗物面１１間の距離が規定の距離（２００ｍｍ）でハンドガン１が被塗物面１１に対して垂直に向けられている場合（以下「ハンドガンの距離および角度が適正な場合」という。）は、図３に示すように、第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａと、第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂとが被塗物面１１上において重なり、ひいては当該重なり部分が光の三原色により白色として視認することができる。これに対して、ハンドガン本体２と被塗物面１１間の距離が規定の距離（２００ｍｍ）より近いか遠い場合で、ハンドガン１が被塗物面１１に対して垂直に向けられていない場合（以下「ハンドガンの距離および角度が不適正な場合」という。）は、図４に示すように、第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａと、第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂとが被塗物面１１上においてずれて視認されることになる。すなわち、第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂが被塗物面１１上においで重なり合わず、白色に変化しないことで、ハンドガン１と被塗物面１１間の距離および角度が不適正であることがわかる。
【００４５】
次に、図５に基づいて、第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂにおける距離および角度の適・不適の判断基準について説明する。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、先ず、ハンドガン１から被塗物面１１までの距離Ｈ１が、規定の距離Ｈ０（２００ｍｍ）より近ければ、図５（ｂ）に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（円形）との重なり部１２ｃの重なり面積が小さく視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離（２００ｍｍ）より近くなっていると判断することができる。また、図５（ｃ）に示すように、ハンドガン１から被塗物面１１までの距離Ｈ２が、規定の距離Ｈ０（２００ｍｍ）より遠ければ、図５（ｃ）に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（楕円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（楕円形）との重なり部１２ｃの重なり面積が大きく視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離（２００ｍｍ）より遠くなっていると判断することができる。これに対して、図５（ｄ）に示すように、ハンドガン距離Ｈ０が規定の距離（２００ｍｍ）であれば、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（円形）との重なり部１２ｃが一致し、略円形に視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離であると判断することができる。
【００４７】
次に、ハンドガン１は被塗物面１１面に対して垂直に向けられることで、適正な塗装角度になるが、ハンドガン１が被塗物面１１面に対して不適正に傾いている場合は、被塗物面１１上における第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂの形状が同一の形状にならないことから、作業者はハンドガン１が傾いていると判断することができる。具体的には、図６に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第１の照射スポット１２ａの形状が横軸の長い楕円形となり、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂの形状が横軸の短い真円に近い楕円形となり、第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂの形状が同一の形状とならないことから、作業者はハンドガン１が不適正に傾いていると判断することができる。
【００４８】
図７は、ドア内板部の塗装状態を示している。同図に示すように、本発明のハンドガン（手吹き塗装作業訓練装置１）を使用することでドアの影になり、塗料が入り込まない部位と、塗り外し部位を作業訓練の段階で確認することができ、作業者が握るハンドガンの角度を事前に調整することができる。
【００４９】
以上のように、本発明の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法によれば、第１に、塗料に代えて、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂから光を出射することで訓練を行うことができることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができ、第２に、光ファイバケーブル５ａ、５ｂで出射光を誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができ、第３に、隠れた場所への塗料の入り込みは、照射光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、第４に、照射光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができ、第５に、オフラインで実施できるため、時間に左右されずに訓練を行うことができ、第６に、オフラインにより、定点ビデオ画像による作業比較を行うことができる。すなわち、塗料を噴射させずに、視覚で塗装パターンを表現することができることから、固定カメラで録画し、録画した映像をパソコンへ取り込み、編集ソフトなどにより映像を重ねあわせることで（オーバーレイ機能）、指導者における見本の動きと訓練者の動きの比較をすることができ、第７に、ハンドガン本体２の先端部２1に水を噴霧するためのノズル２２を設けた場合には、ノズル２２から水を噴射させ光を照射すると、水の噴霧による光の散乱で光の軌跡を目視することができ、また、実際の塗装の臨場感を得ることができ、第８に、実際に塗料を吐出させる訓練と比較すれば、塗料が未吐出となる分だけ訓練材料費を大幅に削減することができる。
【００５０】
なお、これまで本発明について、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られているいかなる構成であっても採用することができる。
【００５１】
例えば、前述の実施例では、第１、第２の集光レンズとしてそれぞれカラーレンズを使用しているが、第１、第２の集光レンズとして無色のレンズを使用し、第１、第２の光ファイバケーブルからそれぞれ異なる色の光を出射するようにしてもよい。
【００５２】
また、前述の実施例では、第１の集光レンズから赤色の光を、第２の集光レンズから青色の光を出射しているが、第１、第２の集光レンズからの光の色はこれに限定されない。すなわち、前述の実施例では、光の三原色の利用により赤色と青色を重ね合わせることで当該重なり部分の色を紫色（マゼンダ）にしているが、例えば、光色を赤と緑にすることで重なり部分の色を黄色（イエロー）にしても、緑と青にすることで重なり部分の色を水色（シアン）にしてもよい。
【００５３】
さらに、前述の実施例では、第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂをハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置しているが、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂはハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置しなくともよい。
【００５４】
また、前述の実施例では、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部をハンドガン本体２の外側に添設しているが、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部はハンドガン本体２の内部に導入してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・塗装作業訓練装置（ハンドガン）
２・・・ハンドガン本体
２１・・・先端部
２２・・・ノズル
３・・・グリップ
４・・・トリガー
５ａ、５ｂ・・・光ファイバケーブル
６ａ、６ｂ・・・集光レンズ
１０ａ、１０ｂ・・・光（照射光）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法に係わり、特に、バンパー塗装等の塗装作業を習熟するための塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バンパー等の塗装を行うに際しては、作業者が生産ラインで正式に塗装作業を行う前に、塗装作業を習熟させるための訓練が行われている。
【０００３】
従来から、この種の塗装作業の訓練は図８に示すようにして行われている。先ず、バンパー等の被塗物面１００には、予め塗装機（不図示）の移動の軌跡２００が描かれており、また、図示しない塗装ハンドガン（不図示）の先端部にはバンパー等の被塗物と塗装機間の距離と同じ長さの棒体（不図示）が取り付けられている。
【０００４】
しかして、作業者が棒体の先端部をバンパー等の被塗物面１００に対して直交させた状態で被塗物面１００に摺接させながら軌跡２００に沿って移動させることで塗装作業の習熟が行われる。
【０００５】
しかしながら、このような実際に塗料の噴霧を行わないバンパー塗装等の塗装作業訓練においては、作業者は移動軌跡２００に沿った塗装ハンドガンの動かし方を習得できるものの、次のような難点があった。
【０００６】
第１に、塗装ハンドガンの動かし方の習得のみとなり、塗装パターン幅（塗り幅）を体得することができない。
【０００７】
第２に、このような塗装作業訓練によれば、バンパーのように被塗物が平面である場合には容易に行うことができるものの、実際の手吹き塗装においては、ボディー塗装の補正や内板塗装も行う必要があることから、ドア内板面のような隠れた場所への塗料を入り込ませるための訓練ができない。
【０００８】
第３に、このような塗装作業訓練では、実際に塗料を用いないことから、噴霧している塗料の軌跡を見ることができず、作業者は塗装作業の臨場感を習得することができない。
【０００９】
なお、このようなバンパー塗装の作業訓練装置については、記載すべき先行技術文献情報は見当たらない。
【００１０】
一方、他の塗装技術としては、先端に塗装機を取り付けるための多軸ロボットアームを備えた塗装ロボットで塗装するティーチング装置が知られているが（例えば、特許文献１、２参照）、かかるティーチング装置は、ロボットのティーチングに主眼をおいていることから、数値情報は得られるものの、直接作業者が塗装作業を理解することができず、また塗装作業を理解しながら塗装作業を平行して行うことができないという難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２６４０５９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、実際に塗料を噴霧しなくとも、被塗物面とハンドガン間の距離や軌跡に沿ったハンドガンの動かし方を習得することができる塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様である塗装作業訓練装置は、ハンドガン本体と、ハンドガン本体に添設され、先端部に第１の集光レンズが配設される第1の光ファイバケーブルと、ハンドガン本体に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブルとを備え、第１の集光レンズから出射される光の色は、第２の集光レンズから出射される光の色と異なるものである。
【００１４】
第１の態様である塗装作業訓練装置によれば、塗料に代えて、集光レンズの先端部から光が出射されることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができ、また、光を光ファイバケーブルで誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができる。さらに、隠れた場所への塗料の入り込みは、光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、また、光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズの色は、第２の集光レンズの色と異なるものである。
【００１６】
第２の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の光ファイバケーブルから無色の光を出射させても、第１、第２の集光レンズから出射させる光の色を異ならせることができる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１の態様である塗装作業訓練装置において、第1の光ファイバケーブルから出射される光の色は、第２の光ファイバケーブルから出射される光の色と異なるものである。
【００１８】
第３の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の集光レンズとして無色の集光レンズを使用しても、第１、第２の集光レンズから出射させる光の色を異ならせることができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズと第２の集光レンズは、ハンドガン本体の先端部を挟んで対称位置に配置されているものである。
【００２０】
第４の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、第１、第２の集光レンズをハンドガン本体の先端部に対して容易に設置することができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様の何れかの態様である塗装作業訓練装置において、第１の集光レンズと第２の集光レンズは、第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光が被塗物面上において重なり合うように配置されているものである。
【００２２】
第５の態様である塗装作業訓練装置によれば、第１の態様乃至第４の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置の作用・効果に加え、被塗物面上における光の重なり部分の色や形状を目視で確認することで、ハンドガンと被塗物面間の距離や被塗物面に対するハンドガンの傾きを適正に判断することができる。
【００２３】
本発明の第６の態様である塗装作業訓練方法は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様の塗装作業訓練装置を備え、塗装作業訓練装置を構成する第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光の被塗物面上における重ね合わせ状況から、塗装作業訓練装置の被塗物面に対する距離および／または角度の適否を判断するものである。
【００２４】
第６の態様である塗装作業訓練方法によれば、塗料に代えて、集光レンズの先端部から光が出射されることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも訓練を行うことができ、また、光を光ファイバケーブルで誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても訓練を行うことができ、さらに、隠れた場所への塗料の入り込みは、光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、また、光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の態様乃至第６の態様の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法によれば、次のような効果がある。
【００２６】
第１に、塗料に代えて、第１、第２の集光レンズから光を出射することで訓練を行うことができることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができる。
【００２７】
第２に、光ファイバケーブルで出射光を誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができる。
【００２８】
第３に、隠れた場所への塗料の入り込みは、照射光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができる。
【００２９】
第４に、照射光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができる。
【００３０】
第５に、オフラインで実施できるため、時間に左右されずに訓練を行うことができる。
【００３１】
第６に、オフラインにより、定点ビデオ画像による作業比較を行うことができる。すなわち、塗料を噴射させずに、視覚で塗装パターンを表現することができることから、固定カメラで録画し、録画した映像をパソコンへ取り込み、編集ソフトなどにより映像を重ねあわせることで（オーバーレイ機能）、指導者における見本の動きと訓練者の動きの比較をすることができる。
【００３２】
第７に、ハンドガン本体の先端部に水を噴霧するためのノズルを設けた場合には、ノズルから水を噴射させ光を照射すると、水の噴霧による光の散乱で光の軌跡を目視することができる。また、実際の塗装の臨場感を得ることができる。
【００３３】
第８に、実際に塗料を吐出させる訓練と比較すれば、塗料が未吐出となる分だけ訓練材料費を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の塗装作業訓練装置の一例を示す模式図。
【図２】図１に示す塗装作業訓練装置の上面図。
【図３】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離および被塗物面に対するハンドガンの角度が適正な場合の光の重なり状況の一例を示す説明図。
【図４】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離および被塗物面に対するハンドガンの角度が不適正な場合の光の重なり状況の一例を示す説明図。
【図５】本発明におけるハンドガンと被塗物面間の距離の判断基準の一例を示す説明図。
【図６】本発明におけるハンドガンの被塗物面に対する角度の判断基準の一例を示す説明図。
【図７】本発明の塗装作業訓練装置におけるドア内板部の塗装状態の一例を示す説明図。
【図８】従来のハンドガンにおける被塗部の軌跡を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本発明の塗装作業訓練装置の一例を模式的に示す正面図、図２は同実施例における上面図である。
【００３７】
図１において、本発明における塗装作業訓練装置（ハンドガン）１は、ハンドガン本体２と、ハンドガン本体２の後端部近傍の下面に下方に向けて突設されたグリップ３と、グリップ３の前部位置でハンドガン本体２に軸支されたトリガー４と、ハンドガン本体２の外側に離間して添設された第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂと、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部にそれぞれ配設され、ハンドガン本体２の先端部２1の外周に離間して配置される第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂと、トリガー４に連動して第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの光路をオンオフし得る光路オンオフ手段（不図示）と、水を供給するホース８と、霧化用のエアホース９とを備えている。
【００３８】
第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂは、図２に示すように、それぞれ図示しない光源からハンドガン本体２の先端部２1近傍の外周に跨って配設されている。
【００３９】
ハンドガン本体２の先端部２1中心には、水を噴射させるためのノズル２２が設けられており、このノズル２２の外周若しくはハンドガン本体２の先端部２1外周には、赤色の第１の集光レンズ６ａと青色の第２の集光レンズ６ｂが円周方向に離間して配置されている。この実施例では、赤色の第１の集光レンズ６ａと青色の第２の集光レンズ６ｂがハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置されている。
【００４０】
第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂは、第１の集光レンズ６ａから出射される赤色の光（以下「第1の照射光」という。）１０ａと第２の集光レンズ６ｂから出射される青色の光（以下「第２の照射光」という。）１０ｂが被塗物面１１上において重なり合うように配置されている。具体的には、規定の距離（ハンドガン本体２の先端部２1から被塗物面１１までの距離）で、第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂがバンパー等の被塗物面１１上に同一の直線上に並び、かつ、第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂにおける二つの円形若しくは楕円形の照射スポット１２ａ、１２ｂが重なるように設定される。例えば、規定の距離を２００ｍｍとした場合、当該距離において第１、第２の照射光１０ａ、１０ｂの被塗物面１１上における第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂが円形若しくは楕円状に重なるように配置される。ここで、ハンドガン１は被塗物面１１面に対して垂直に向けられることで、適正な塗装角度となり、また、ハンドガン本体２の先端部２1から被塗物面１１までの距離は、塗装条件によって設定が変えられる。
【００４１】
なお、図１および図２中、符号１２はハンドガン本体２とホース８との連結部、１３はグリップ３の下端部においてホース８を把持する把持部材、１４は２条の光ファイバケーブルを纏めるための締結バンドを示している。
【００４２】
次に、このように構成された塗装作業訓練装置１の動作について説明する。
【００４３】
図１および図２において、先ず、トリガー４を引くことで、図示しない光路オンオフ手段が作動し光路がオンすると、第1の光ファイバケーブル５ａの先端部から出射される無色の光が第１の集光レンズ６ａにおいて赤色に変化し、当該第１の集光レンズ６ａから赤色の第1の照射光１０ａがバンパー等の被塗物面１１上に向けて出射される。同様に、第２の光ファイバケーブル５ｂの先端部から出射される無色の光が第２の集光レンズ６ｂにおいて青色に変化し、当該第２の集光レンズ６ｂから青色の第２の照射光１０ｂがバンパー等の被塗物面１１に向けて出射される。
【００４４】
そうすると、ハンドガン本体２と被塗物面１１間の距離が規定の距離（２００ｍｍ）でハンドガン１が被塗物面１１に対して垂直に向けられている場合（以下「ハンドガンの距離および角度が適正な場合」という。）は、図３に示すように、第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａと、第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂとが被塗物面１１上において重なり、ひいては当該重なり部分が光の三原色により白色として視認することができる。これに対して、ハンドガン本体２と被塗物面１１間の距離が規定の距離（２００ｍｍ）より近いか遠い場合で、ハンドガン１が被塗物面１１に対して垂直に向けられていない場合（以下「ハンドガンの距離および角度が不適正な場合」という。）は、図４に示すように、第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａと、第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂとが被塗物面１１上においてずれて視認されることになる。すなわち、第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂが被塗物面１１上においで重なり合わず、白色に変化しないことで、ハンドガン１と被塗物面１１間の距離および角度が不適正であることがわかる。
【００４５】
次に、図５に基づいて、第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂにおける距離および角度の適・不適の判断基準について説明する。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、先ず、ハンドガン１から被塗物面１１までの距離Ｈ１が、規定の距離Ｈ０（２００ｍｍ）より近ければ、図５（ｂ）に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（円形）との重なり部１２ｃの重なり面積が小さく視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離（２００ｍｍ）より近くなっていると判断することができる。また、図５（ｃ）に示すように、ハンドガン１から被塗物面１１までの距離Ｈ２が、規定の距離Ｈ０（２００ｍｍ）より遠ければ、図５（ｃ）に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（楕円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（楕円形）との重なり部１２ｃの重なり面積が大きく視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離（２００ｍｍ）より遠くなっていると判断することができる。これに対して、図５（ｄ）に示すように、ハンドガン距離Ｈ０が規定の距離（２００ｍｍ）であれば、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第1の照射スポット１２ａ（円形）と、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂ（円形）との重なり部１２ｃが一致し、略円形に視認されることから、作業者はハンドガン距離が規定の距離であると判断することができる。
【００４７】
次に、ハンドガン１は被塗物面１１面に対して垂直に向けられることで、適正な塗装角度になるが、ハンドガン１が被塗物面１１面に対して不適正に傾いている場合は、被塗物面１１上における第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂの形状が同一の形状にならないことから、作業者はハンドガン１が傾いていると判断することができる。具体的には、図６に示すように、被塗物面１１上における第１の集光レンズ６ａからの赤色の第１の照射スポット１２ａの形状が横軸の長い楕円形となり、被塗物面１１上における第２の集光レンズ６ｂからの青色の第２の照射スポット１２ｂの形状が横軸の短い真円に近い楕円形となり、第１、第２の照射スポット１２ａ、１２ｂの形状が同一の形状とならないことから、作業者はハンドガン１が不適正に傾いていると判断することができる。
【００４８】
図７は、ドア内板部の塗装状態を示している。同図に示すように、本発明のハンドガン（手吹き塗装作業訓練装置１）を使用することでドアの影になり、塗料が入り込まない部位と、塗り外し部位を作業訓練の段階で確認することができ、作業者が握るハンドガンの角度を事前に調整することができる。
【００４９】
以上のように、本発明の塗装作業訓練装置およびこれを用いた塗装作業訓練方法によれば、第１に、塗料に代えて、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂから光を出射することで訓練を行うことができることから、局所排気装置（局排）や空調のない環境下でも使用することができ、第２に、光ファイバケーブル５ａ、５ｂで出射光を誘導していることから、実施場所が防爆に指定されていても使用することができ、第３に、隠れた場所への塗料の入り込みは、照射光が入るか否かで確認できることから、ドア内板面のように、塗装面が影になりそうな場合でも事前に確認することができ、第４に、照射光が外れている部位を確認することにより、塗り外しを確認することができ、第５に、オフラインで実施できるため、時間に左右されずに訓練を行うことができ、第６に、オフラインにより、定点ビデオ画像による作業比較を行うことができる。すなわち、塗料を噴射させずに、視覚で塗装パターンを表現することができることから、固定カメラで録画し、録画した映像をパソコンへ取り込み、編集ソフトなどにより映像を重ねあわせることで（オーバーレイ機能）、指導者における見本の動きと訓練者の動きの比較をすることができ、第７に、ハンドガン本体２の先端部２1に水を噴霧するためのノズル２２を設けた場合には、ノズル２２から水を噴射させ光を照射すると、水の噴霧による光の散乱で光の軌跡を目視することができ、また、実際の塗装の臨場感を得ることができ、第８に、実際に塗料を吐出させる訓練と比較すれば、塗料が未吐出となる分だけ訓練材料費を大幅に削減することができる。
【００５０】
なお、これまで本発明について、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られているいかなる構成であっても採用することができる。
【００５１】
例えば、前述の実施例では、第１、第２の集光レンズとしてそれぞれカラーレンズを使用しているが、第１、第２の集光レンズとして無色のレンズを使用し、第１、第２の光ファイバケーブルからそれぞれ異なる色の光を出射するようにしてもよい。
【００５２】
また、前述の実施例では、第１の集光レンズから赤色の光を、第２の集光レンズから青色の光を出射しているが、第１、第２の集光レンズからの光の色はこれに限定されない。すなわち、前述の実施例では、光の三原色の利用により赤色と青色を重ね合わせることで当該重なり部分の色を紫色（マゼンダ）にしているが、例えば、光色を赤と緑にすることで重なり部分の色を黄色（イエロー）にしても、緑と青にすることで重なり部分の色を水色（シアン）にしてもよい。
【００５３】
さらに、前述の実施例では、第１の集光レンズ６ａと第２の集光レンズ６ｂをハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置しているが、第１、第２の集光レンズ６ａ、６ｂはハンドガン本体２の先端部２1を挟んで対称位置に配置しなくともよい。
【００５４】
また、前述の実施例では、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部をハンドガン本体２の外側に添設しているが、第１、第２の光ファイバケーブル５ａ、５ｂの先端部はハンドガン本体２の内部に導入してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・塗装作業訓練装置（ハンドガン）
２・・・ハンドガン本体
２１・・・先端部
２２・・・ノズル
３・・・グリップ
４・・・トリガー
５ａ、５ｂ・・・光ファイバケーブル
６ａ、６ｂ・・・集光レンズ
１０ａ、１０ｂ・・・光（照射光）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドガン本体と、
前記ハンドガン本体に添設され、先端部に第１の集光レンズが配設される第1の光ファイバケーブルと、
前記ハンドガン本体に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブルとを備え、
前記第１の集光レンズから出射される光の色は、前記第２の集光レンズから出射される光の色と異なることを特徴とする塗装作業訓練装置。
【請求項２】
前記第１の集光レンズの色は、前記第２の集光レンズの色と異なることを特徴とする請求項１記載の塗装作業訓練装置。
【請求項３】
前記第1の光ファイバケーブルから出射される光の色は、前記第２の光ファイバケーブルから出射される光の色と異なることを特徴とする請求項１記載の塗装作業訓練装置。
【請求項４】
前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズは、前記ハンドガン本体の先端部を挟んで対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の塗装作業訓練装置。
【請求項５】
前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズは、前記第１の集光レンズから出射される光と前記第２の集光レンズから出射される光が被塗物面上において重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れか１項記載の塗装作業訓練装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５何れか１項記載の塗装作業訓練装置を備え、前記塗装作業訓練装置を構成する第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光の被塗物面上における重ね合わせ状況から、前記塗装作業訓練装置の前記被塗物面に対する距離および／または角度の適否を判断することを特徴とする塗装作業訓練方法。
【請求項１】
ハンドガン本体と、
前記ハンドガン本体に添設され、先端部に第１の集光レンズが配設される第1の光ファイバケーブルと、
前記ハンドガン本体に添設され、先端部に第２の集光レンズが配設される第２の光ファイバケーブルとを備え、
前記第１の集光レンズから出射される光の色は、前記第２の集光レンズから出射される光の色と異なることを特徴とする塗装作業訓練装置。
【請求項２】
前記第１の集光レンズの色は、前記第２の集光レンズの色と異なることを特徴とする請求項１記載の塗装作業訓練装置。
【請求項３】
前記第1の光ファイバケーブルから出射される光の色は、前記第２の光ファイバケーブルから出射される光の色と異なることを特徴とする請求項１記載の塗装作業訓練装置。
【請求項４】
前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズは、前記ハンドガン本体の先端部を挟んで対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の塗装作業訓練装置。
【請求項５】
前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズは、前記第１の集光レンズから出射される光と前記第２の集光レンズから出射される光が被塗物面上において重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れか１項記載の塗装作業訓練装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５何れか１項記載の塗装作業訓練装置を備え、前記塗装作業訓練装置を構成する第１の集光レンズから出射される光と第２の集光レンズから出射される光の被塗物面上における重ね合わせ状況から、前記塗装作業訓練装置の前記被塗物面に対する距離および／または角度の適否を判断することを特徴とする塗装作業訓練方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２０７７３２（Ｐ２０１０−２０７７３２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６９８７（Ｐ２００９−５６９８７）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
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