溶射システム
【課題】ワークに対しプレー管先端位置を適切に補正する溶射システムを提供する。
【解決手段】スプレー管１３ａを取り付けたロボットアーム１１ｄ先端に一対の変位センサー２５ａ，２５ｂを設ける。ロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を駆動しロボットアーム１１ｄ先端をワーク表面に沿って走査して一対の変位センサー２５ａ，２５ｂから出力データを受け、出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対するスプレー管１３ａ先端の位置関係とからスプレー管先端の最適軌跡データを算出する。最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置１２によりスプレー管１３ａを逐次走査し、一対の変位センサー２５ａ，２５ｂからのデータに基いてワーク表面に対するスプレー管１３ａの角度を求めかつロボットアーム１１ｄの姿勢や位置を補正する補正データを算出しロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を駆動し溶射制御装置１４を制御する。
【解決手段】スプレー管１３ａを取り付けたロボットアーム１１ｄ先端に一対の変位センサー２５ａ，２５ｂを設ける。ロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を駆動しロボットアーム１１ｄ先端をワーク表面に沿って走査して一対の変位センサー２５ａ，２５ｂから出力データを受け、出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対するスプレー管１３ａ先端の位置関係とからスプレー管先端の最適軌跡データを算出する。最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置１２によりスプレー管１３ａを逐次走査し、一対の変位センサー２５ａ，２５ｂからのデータに基いてワーク表面に対するスプレー管１３ａの角度を求めかつロボットアーム１１ｄの姿勢や位置を補正する補正データを算出しロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を駆動し溶射制御装置１４を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を加熱溶解してワーク表面に噴射する溶射システムに係り、とくに、スプレー管先端位置をワークに対して適切に補正する溶射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン部材などのワークに溶射する溶射システムが、例えば、特許文献１に開示されている。このシステムでは、ＣＰＵが、ガスタービン部材の形状を示す３次元ＣＡＤデータを受け、３次元ＣＡＤデータが示すガスタービン部材表面上に所定間隔で溶射スポットを設定し、溶射ガンの溶射軸が溶射ポイントに垂直になるよう位置決めする位置データを求め、ガスタービン部材を構成する部位毎に溶射条件と位置データとを対応させて溶射データとし、その後、駆動制御装置が、各溶射ポイントを結ぶ経路に沿って溶射データに基いて溶射ガン及びロボットアームを駆動制御する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このシステムでは、第１に、加工面の位置データをワークの３次元ＣＡＤデータから求めている。第２に、加工面と溶射ガンとの垂直関係についてもワークの３次元ＣＡＤデータから判断している。第３に、ワークとは別に基準板を設け、レーザ変位センサーと基準板との距離を溶射前後で比較して被膜の厚さとしている。
【０００５】
これらのように、ＣＰＵが溶射スポットや位置データなどの各種データを算出する際、ワークに関する３次元ＣＡＤデータを基準データとして用いているため、実際の加工時におけるワークの位置や形状及びワークと溶射ガンとの位置関係は考慮されていない。例えば、加工前のワークと３次元ＣＡＤデータとには誤差があるばかりか、実際の加工前のワークに対する溶射ガンの垂直度には計算上の誤差が含まれる。また、ワークの加工面が簡単な形状であればこれらの誤差は無視できるかもしれないが、加工面が複雑な形状を有する場合や溝などの起伏が激しい場合には、基準板がワークや溶射ガンに追従せず誤差が生じやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、実際のワークに対してスプレー管先端の位置を適切に補正して溶射可能な溶射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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、ロボット駆動制御装置がロボットアームを制御しながら、溶射制御装置によりロボットアーム先端に設けたスプレー管から被溶射物を噴射する溶射システムにおいて、ロボットアームの先端に取り付けられる一対の変位センサーと、ロボット駆動制御装置によりロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査して一対の変位センサーから出力データを受け、この出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対するスプレー管先端の位置関係とからロボットアームの最適軌跡データを算出する最適軌跡データ算出手段と、最適軌跡データ算出手段で求めた最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置によりロボットを逐次駆動制御してワーク表面でスプレー管を走査し、一対の変位センサーからの出力データからワーク表面に対するスプレー管の角度を求めかつスプレー管の角度調整用にロボットアームの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いてロボット駆動制御装置によりロボットを駆動制御して溶射制御装置を制御しスプレー管から被溶射物を噴射することを繰り返すスプレー加工制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記構成において、スプレー加工制御手段は、スプレー管から被溶射物を噴射する前後において、一対の変位センサーのうちスプレー管より走査前側に配置されている一方の変位センサーからの出力データとスプレー管より走査後側に配置されている他方の変位センサーからの出力データとに基いて、ワーク表面の付着膜の厚みを算出するとよい。
【０００９】
上記構成において、ロボットアームの先端にはリング状のセンサー取付部が回転可能に取り付けられ、センサー取付部にはスプレー管が挿通され、一対の変位センサーがそれぞれセンサー取付部にスプレー管を挟んで対峙する位置に取り付けられるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶射処理前に、ロボット駆動制御装置がロボットアームを駆動制御してロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査し、最適軌跡算出手段が一対の変位センサーからの出力データに基いてワークの表面形状とワーク表面に対するスプレー管先端の位置関係とからスプレー管先端の最適軌跡データを算出しておき、その後、ロボット駆動制御装置がその最適軌跡データに基いてロボットアームを駆動制御する度に、ワーク表面でスプレー管を走査して各溶射ポイントにおいて、スプレー加工制御手段が一対の変位センサーからの出力データに基いてワーク表面に対するスプレー管の角度を求めかつスプレー管の角度位置調整用の補正データを算出し、この補正データに基いてロボットアームの姿勢や位置を補正した後に、スプレー管から被溶射物を噴射する。即ち、噴射する前に事前にワーク表面形状を計測してスプレー管の最適軌跡データを求め、この最適軌跡データに基いてスプレー管先端を走査して、しかも実際に噴射する直前にワークに対するスプレー管の角度や位置を調整する。よって、実際のワークの形状やワークの配置状況に応じて逐一スプレー管の位置を調整するため、ワークへの被膜処理精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明の範囲を本質的に変更しない範囲で適宜変更して実施を行うことができることは言うまでもない。また、ワークの形状などは図示した例に限らず任意の形状であってもよい。
【００１２】
（システム構成）
図１は、本発明の実施形態に係る溶射システムの構成図である。
溶射システム１０は、ロボット１１と、ロボット１１を駆動制御するロボット駆動制御装置１２と、溶射装置１３と、溶射装置１３を制御する溶射制御装置１４と、システム全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１５と、を備える。
【００１３】
ロボット１１の構成について説明すると、例えば図１に模式的に示すように、第１のアーム１１ａがロボット本体１１ｂに第１の関節部１１ｃでもって接続され、第２のアーム１１ｄが第１のアーム１１ａに第２の関節部１１ｅでもって接続されている。ロボット１１はロボット駆動制御装置１２により駆動制御される。
【００１４】
溶射装置１３は、先端にノズルを有するスプレー管１３ａと、噴射物を貯える貯蔵部と、貯蔵部から噴射物をスプレー管１３ａに送る噴射部と、この噴射部を制御する噴射制御部と、を有する。なお、図１では、スプレー管１３ａ以外は溶射装置１３の各要素は示していない。スプレー管１３ａは、ロボット１１の先端のアーム、図１に示す例では第２のアーム（以下、単に「ロボットアーム」と呼ぶ）１１ｄの先端に取り付けられる。
【００１５】
図２は、ロボットアーム１１ｄの先端の様子を示す断面図である。
取付ブラケット２１がロボットアーム１１ｄの先端に取り付けられている。取付ブラケット２１は、第１の平板２１ａと第２の平板２１ｂという大小２枚の平板がロッド状の複数の接続部材２１ｃで間隔を開けて接続されて構成されている。第２の平板２１ｂはその中心部から離れて貫通穴を有する。第１の平板２１ａはその中心部に貫通穴を有する。各貫通穴が同軸上になるように第１の平板２１ａの中心からずれた位置に第２の平板２１ｂが複数の接続部材２１ｃでもって接続されている。取付ブラケット２１のうち大きい第１の平板２１ａが直接ロボットアーム１１ｄの先端に、螺子などにより固定されている。
【００１６】
取付ブラケット２１のうち小さい第２の平板２１ｂには、ドーナツ状の第１のベアリング保持部２２ａが取り付けられ、第１のベアリング保持部２２ａとこれに対向する第２のベアリング保持部２２ｂとでベアリング２２ｃが保持される。第２のベアリング保持部２２ｂの外側にはドーナツ状の第１の歯車２３が取り付けられている。第１の歯車２３においてベアリング２２ｃ側と逆側の面には、例えばＬ字状のブロック２４，２４が一対取り付けられ、各ブロック２４上に２次元変位センサー２５ａ，２５ｂがそれぞれ取り付けられている。図示の場合には、センサー取付部がブロック２４，２４と第２のベアリング保持部２２ｂとで構成されているが、これ以外の構成であっても構わない。ここで、２次元変位センサー２５ａ，２５ｂは非接触式のセンサーであって、それぞれ例えば発光部と受光部とをペアで有し、発光部がワークｗ表面に対してレーザ光を照射し、受光部がワークｗからの反射光を受光することで、ワーク表面の形状を計測する。ブロック２４は、スプレー管１３ａから噴射される被溶射物が２次元変位センサー２５ａ，２５ｂに付着しないようにするために設けられている。
【００１７】
スプレー管１３ａが第１の平板２１ａ及び第２の平板２１ｂ並びに第１の歯車２３の各貫通穴に挿通され、スプレー管１３ａの先端は、ブロック２４よりも突出している。取付ブラケット２１のうち第２の平板２１ｂ側にはモータ保持部２６ａでもってモータ２６が固定されている。モータ２６における回転軸部には第２の歯車２７が取り付けられ、第２の歯車２７と第１の歯車２３とはそれぞれの歯が噛み合っている。
【００１８】
このように、ロボットアーム１１ｄの先端にはリング状のセンサー取付部として第２のベアリング保持部２２ｂが回転可能に取り付けられ、ベアリング保持部２２ｂにはスプレー管１３ａが挿通され、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂのそれぞれが第２のベアリング保持部２２ｂにスプレー管１３ａを挟んで対峙する位置に取り付けられる。よって、ロボットアーム１１ｄがワークｗ上を図２に矢印で示す向きに走査する際、一方の２次元変位センサー２５ａは、スプレー管１３ａから被溶射物がワークｗに噴射する前のワーク表面状態を計測し、他方の２次元変位センサー２５ｂは、ワークｗ上に被膜した状態での表面を計測することができる。モータ２６により第１の歯車２３をスプレー管１３ｄの軸回りに半回転することで、図２に矢印で示す向きと逆側に走査する場合でも、必ず、一方の２次元変位センサー２５ａが、スプレー管１３ａから被溶射物がワークｗに噴射する前のワーク表面状態を計測し、他方の２次元変位センサー２５ｂが、ワークｗ上に被膜した状態での表面を計測することができる。なお、モータ２６は図１に示すＣＰＵ１５で制御される。
【００１９】
ＣＰＵ１５には制御プログラムが格納されている。制御プログラム及びそれによる制御内容の詳細については後述する。
ＣＰＵ１５には、キーボードなどの入力部１６とモニターなどの出力部１７とが接続され、操作者と各種情報や指令のやり取りが行える。
ＣＰＵ１５にはデータベース１８に接続され、このデータベース１８は、溶射前の計測結果や溶射後の計測結果をロボットアーム１１ｄの位置データと共に格納する各種の計測データベースと、溶射加工処理に関する最適条件を示すデータを格納する加工最適条件データベースとで構成されている。
【００２０】
（システムの流れ）
次に、図１に示す溶射システム１０のフローについて説明する。ＣＰＵ１５に格納されている制御プログラムの実行により、どのようにロボット１１及び溶射装置１３を制御しながら、どのようにワークｗに被溶射物が溶射されるかについても併せて説明する。
【００２１】
溶射システム１０のフローは、３Ｄ形状取得フローとスプレー加工フローとに大別される。図３は溶射システム１０のフローを示し、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得に関するフロー図であり、（Ｂ）はスプレー加工に関するフロー図である。図４は、ワークｗの３Ｄ形状取得に関する説明図であり、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得の様子を模式的に示す説明図で、（Ｂ）は出力部１７に示される、表面形状の断面を模式的に示す図である。図５は図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−２のステップの様子を模式的に示す図である。図６は図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−４のステップを段階的に示す図である。
【００２２】
先ず、３Ｄ形状取得フローについて説明する。このフローは、ＣＰＵ１５が制御プログラムを実行することで達成され、ＣＰＵ１５が最適軌跡データ算出手段１５ａとして機能することによる。この最適軌跡データ算出手段１５ａは、先ず、ロボット駆動制御装置１２を駆動してロボットアーム１１ｄ先端をワークｗ表面に沿って例えば図４（Ａ）に示すように走査しながら、一対の変位センサー２５ａ，２５ｂから出力データを受ける。この出力データに基いてワークｗの表面形状とワークｗ表面に対するスプレー管１３ａの先端の位置関係とからロボットアーム１１ｄの最適軌跡データを算出する。
【００２３】
以下詳細に説明すると、ＳＴＥＰ１−１として、ＣＰＵ１５がロボット駆動制御装置１２にティーチングを行う。その際、ワークｗの加工面に対して出来るだけ最適なティーチングを行う。例えば、ロボットアーム１１ｄとワークｗの大まかな位置関係を想定して予めティーチングデータが制御プログラム内に組み込まれている。このチィーチングデータに基いてロボット駆動制御装置１２がロボットアーム１１ｄを駆動制御する。すると、ロボットアーム１１ｄがワークｗの表面に沿って所定の経路をたどって走査する。
【００２４】
ＳＴＥＰ１−２として、３Ｄ形状の計測を行う。ＳＴＥＰ１−１でティーチングした軌跡をスプレーしないで動作させる。その際の動作スピードは低速で行うと良い。３Ｄ形状の計測が精度良く行われるからである。詳細には、ＣＰＵ１５が３Ｄ形状の計測開始をロボット駆動制御装置１２に指示する。すると、ロボット駆動制御装置１２がティーチングデータに基いてロボット１１逐次移動する。逐次移動する度に、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されるデータをＣＰＵ１５が受け取り、例えばロボット駆動制御装置１２からロボットアーム１１ｄの位置データを受け取る。
【００２５】
ＳＴＥＰ１−３として３Ｄ形状データの作成を行う。ＣＰＵ１５は一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されたデータとロボットアーム１１ｄ先端、例えばスプレー管先端の位置データとを対応させてデータベース１８に蓄積する。ＣＰＵ１５は、データベース１８に蓄積されているデータに基いて３Ｄ形状データを作成する。ＣＰＵ１５はこの３Ｄ形状データを出力部１７に出力する。すると、例えば図４（Ｂ）に示すようにワークｗの二次元的な形状を描く。
【００２６】
ＳＴＥＰ１−４として最適軌跡データの作成を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ１−３で作成した３Ｄ形状データからスプレー管１３ａ先端とワークｗとの距離、スプレー管１３ａのワークに対する角度を求め、データベース１８内の加工最適条件に関するデータに基いて、ロボットアーム１１ｄの先端の最適軌跡データを作成する。その際、ワークｗにおけるスプレー管１３ａとの関係が不明な部位については、軌跡作成不可点としてブランクとしておく。
【００２７】
ＳＴＥＰ１−５として、最適軌跡データの補完を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ１−４で作成した最適軌跡データのうちブランクの部分を軌跡作成不可点として抽出し、その抽出した部分を含めてその前後のデータを出力部１７に出力して操作者にブランクを補うように促し、操作者から入力部１６に入力されたデータをブランクに上書きして最適軌跡データを完成させ、データベース１８に格納する。
【００２８】
ＳＴＥＰ１−６として、ＣＰＵ１５は、完成した最適軌跡データをロボット駆動制御装置１２に転送する。
以上で、スプレー加工前の処理が終了する。
【００２９】
スプレー加工フローについて説明する。このフローは、ＣＰＵ１５が制御プログラムを実行することで達成され、ＣＰＵ１５がスプレー加工制御手段１５ｂとして機能することによる。スプレー加工制御手段１５ｂは、最適軌跡データ算出手段１５ａで求めた最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を逐次駆動制御しワークｗ表面でスプレー管１３ａを走査し、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂからの出力データからワークｗ表面に対するスプレー管１３ａの角度を求めかつスプレー管１３ａの角度調整用にロボットアーム１１ｄの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いてロボット駆動制御装置１２によりロボットを駆動して溶射制御装置１４を制御してスプレー管１３ａから被溶射物を噴射することを繰り返す。
【００３０】
先ず、ＳＴＥＰ２−１として、チィーチングデータの読み出しを行う。即ち、ＣＰＵ１５がロボット駆動制御装置１２に対して読み出し指令を行い、その指令を受けたロボット駆動制御装置１２が、ＳＴＥＰ１−６で転送されて格納している最適軌跡データを読み出す。
【００３１】
ＳＴＥＰ２−２として、加工前計測を行う。ＣＰＵ１５はロボット駆動制御装置１２に加工前処理の開始指示を行うと、ロボット駆動制御装置１２はＳＴＥＰ２−１で読み出したティーチングデータに基いて順次ロボットアーム１１ｄを走査する。ＣＰＵ１５は、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから順次出力されるセンサーデータを受け、一方の２次元変位センサー２５ａ、すなわち走査前側の２次元変位センサー２５ａから入力されたセンサーデータに基いてスプレー加工前のワークｗの表面形状を求め、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されるデータに基いてワークｗの加工面とスプレー管１３ａとの垂直度を求める。例えば図５に示されているように、走査方向がｘ軸方向であるとすると、ｘ−ｙ平面においてａ点とｂ点、ｃ点とｄ点との変位差により、ｘ軸回りのワークｗの傾きを算出し、ａ点とｃ点、ｂ点とｄ点との変位差によりｙ軸回りのワークｗの傾きを算出する。また、ａ点とｄ点、ｂ点とｄ点との変位差によりスプレー管１３ａ先端とワークｗとの距離（ｚ軸方向の距離）を算出する。
【００３２】
ＳＴＥＰ２−３として、ロボット位置データに関する補正データを作成する。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ２−２で求めた、スプレー加工前の表面形状、垂直度から、ロボット１１の位置データを補正する補正データを作成する。補正データは位置データそのものを書き直す形式や、位置データとの差分を求めてこれを補正データとする形式などがある。
【００３３】
ＳＴＥＰ２−４として、ロボット補正動作指令を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ２−３で求めた補正データをロボット駆動制御装置１２に転送する。すると、ロボット駆動制御装置１２は、ロボット１１のスプレー管１３ａの先端が最適な位置に移動する。これにより、例えば、図６（ａ）に示すようにスプレー管１３ａがワークｗに対して直交していない場合には、先ず図６（ｂ）に示すようにスプレー管１３ａの軸をワークｗに対し直交させ、次に、図６（ｃ）に示すようにスプレー管１３ａの位置をワークｗ側へ近づける。
【００３４】
ＳＴＥＰ２−５として、スプレー加工指令を行う。ＣＰＵ１５は溶射制御装置１４に対して被溶射物をスプレー管１３ａに送るよう指示する。これにより、ワークｗに対して被溶射物が噴射される。
【００３５】
ＳＴＥＰ２−６として、加工後の計測を行う。他方の２次元変位センサーにより加工後の表面形状を計測し、ロボットの走査速度を加味してＳＴＥＰ２−２で行った加工前計測による表面形状とスプレー加工後の表面形状とを比べて、スプレー加工によりワーク表面に形成された被膜の厚みを求める。
【００３６】
ＳＴＥＰ２−７として、加工後の計測結果のデータベース化を行う。ロボットの位置データ、膜厚データ、加工前後で計測した形状に関するデータとを纏めて、データベース１８に格納する。
ワークｗのコールドスプレー照射領域のエンドに至るまでＳＴＥＰ２−１へ戻ってＳＴＥＰ１，２を繰り返す。
【００３７】
ここで、図３（Ｂ）における各ＳＴＥＰを順に行ってどのようにワークｗに被膜が形成されるかについて説明する。図７は、図３（Ｂ）の各ＳＴＥＰでワークｗに被膜が形成され、スプレー管１３ａがどのように走査されるかを模式的に示す図である。
【００３８】
図７（Ａ）に示すように一方の２次元変位センサー２５ａがワークｗの表面形状を観察し、スプレー管１３ａが矢印の方向に走査しながらスプレー管１３ａから被溶射物を噴射すると、ワークｗ上に被膜３１が形成される。その後、スプレー管１３ａが図示の矢印の方向に移動して図７（Ｂ）に示す状態になると、他方の２次元変位センサー２５ｂがワークｗの表面形状を観察する。その後、ＣＰＵ１５は、図７（Ａ）の状態で一方の２次元変位センサー２５ａから出力されたデータと、図７（Ｂ）の状態で他方の２次元変位センサー２５ｂから出力されたデータと、を比較して差分演算することで、被膜３１の厚みｄ１を計算する。
【００３９】
さらに、図７（Ｃ）に示すように一方の２次元変位センサー２５ａがワークｗの表面形状を観察し、スプレー管１３ａが矢印の方向に走査しながらスプレー管１３ａから被溶射物が噴射されると、ワークｗ上に二層目の被膜３２が形成される。その後、スプレー管１３ａが図示の矢印の方向に移動して図７（Ｄ）に示す状態になると、他方の２次元変位センサー２５ｂがワークｗの表面形状を観察する。すると、ＣＰＵ１５は、図７（Ａ）の状態で一方の２次元変位センサー２５ａから出力されたデータと、図７（Ｄ）の状態で他方の２次元変位センサー２５ｂから出力されたデータと、を比較して差分演算することで、一層目と二層目の被膜３１、３２全体の厚みｄ２を計算する。
【００４０】
以上の各工程により被膜３１、３２の各状態の厚みが求まるので、各厚みをロボットアーム１１ｄとの位置データとを対応させてデータベース１８に保存しておき、この保存されたデータと加工最適条件に関するデータと組み合わせることで、溶射制御装置１４やロボット駆動制御装置１２へのティーチングデータや溶射制御データなどの各制御データをＣＰＵ１５が書き直すことで、最適な溶射工程を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る溶射システムの構成図である。
【図２】図１に示すロボットアームの先端の様子を示す断面図である。
【図３】図１に示す溶射システムのフローを示し、（Ａ）はワークの３Ｄ形状取得に関するフロー図であり、（Ｂ）はスプレー加工に関するフロー図である。
【図４】ワークの３Ｄ形状取得に関する説明図であり、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得の様子を模式的に示す説明図で、（Ｂ）は出力部に示される、表面形状断面を模式的に示す図である。
【図５】図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−２のステップの様子を模式的に示す図である。
【図６】図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−４のステップを段階的に示す図である。
【図７】図３（Ｂ）の各ＳＴＥＰでワークに被膜が形成され、スプレー管がどのように走査されるかを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：溶射システム
１１：ロボット
１１ａ：第１のアーム
１１ｂ：ロボット本体
１１ｃ：第１の関節部
１１ｄ：第２のアーム（ロボットアーム）
１１ｅ：第２の関節部
１２：ロボット駆動制御装置
１３：溶射装置
１３ａ：スプレー管
１３ｂ：送出部
１４：溶射制御装置
１５：ＣＰＵ
１６：入力部
１７：出力部
１８：データベース
２０：被膜
２１：取付ブラケット
２１ａ：第１の平板
２１ｂ：第２の平板
２１ｃ：接続部材
２２ａ：第１のベアリング保持部
２２ｂ：第２のベアリング保持部（センサー取付部）
２２ｃ：ベアリング
２３：第１の歯車
２４：ブロック
２５ａ，２５ｂ：２次元変位センサー（変位センサー）
２６：モータ
２６ａ：モータ保持部
２７：第２の歯車
３１，３２：被膜（付着膜）
ｗ：ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を加熱溶解してワーク表面に噴射する溶射システムに係り、とくに、スプレー管先端位置をワークに対して適切に補正する溶射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン部材などのワークに溶射する溶射システムが、例えば、特許文献１に開示されている。このシステムでは、ＣＰＵが、ガスタービン部材の形状を示す３次元ＣＡＤデータを受け、３次元ＣＡＤデータが示すガスタービン部材表面上に所定間隔で溶射スポットを設定し、溶射ガンの溶射軸が溶射ポイントに垂直になるよう位置決めする位置データを求め、ガスタービン部材を構成する部位毎に溶射条件と位置データとを対応させて溶射データとし、その後、駆動制御装置が、各溶射ポイントを結ぶ経路に沿って溶射データに基いて溶射ガン及びロボットアームを駆動制御する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このシステムでは、第１に、加工面の位置データをワークの３次元ＣＡＤデータから求めている。第２に、加工面と溶射ガンとの垂直関係についてもワークの３次元ＣＡＤデータから判断している。第３に、ワークとは別に基準板を設け、レーザ変位センサーと基準板との距離を溶射前後で比較して被膜の厚さとしている。
【０００５】
これらのように、ＣＰＵが溶射スポットや位置データなどの各種データを算出する際、ワークに関する３次元ＣＡＤデータを基準データとして用いているため、実際の加工時におけるワークの位置や形状及びワークと溶射ガンとの位置関係は考慮されていない。例えば、加工前のワークと３次元ＣＡＤデータとには誤差があるばかりか、実際の加工前のワークに対する溶射ガンの垂直度には計算上の誤差が含まれる。また、ワークの加工面が簡単な形状であればこれらの誤差は無視できるかもしれないが、加工面が複雑な形状を有する場合や溝などの起伏が激しい場合には、基準板がワークや溶射ガンに追従せず誤差が生じやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、実際のワークに対してスプレー管先端の位置を適切に補正して溶射可能な溶射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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、ロボット駆動制御装置がロボットアームを制御しながら、溶射制御装置によりロボットアーム先端に設けたスプレー管から被溶射物を噴射する溶射システムにおいて、ロボットアームの先端に取り付けられる一対の変位センサーと、ロボット駆動制御装置によりロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査して一対の変位センサーから出力データを受け、この出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対するスプレー管先端の位置関係とからロボットアームの最適軌跡データを算出する最適軌跡データ算出手段と、最適軌跡データ算出手段で求めた最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置によりロボットを逐次駆動制御してワーク表面でスプレー管を走査し、一対の変位センサーからの出力データからワーク表面に対するスプレー管の角度を求めかつスプレー管の角度調整用にロボットアームの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いてロボット駆動制御装置によりロボットを駆動制御して溶射制御装置を制御しスプレー管から被溶射物を噴射することを繰り返すスプレー加工制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記構成において、スプレー加工制御手段は、スプレー管から被溶射物を噴射する前後において、一対の変位センサーのうちスプレー管より走査前側に配置されている一方の変位センサーからの出力データとスプレー管より走査後側に配置されている他方の変位センサーからの出力データとに基いて、ワーク表面の付着膜の厚みを算出するとよい。
【０００９】
上記構成において、ロボットアームの先端にはリング状のセンサー取付部が回転可能に取り付けられ、センサー取付部にはスプレー管が挿通され、一対の変位センサーがそれぞれセンサー取付部にスプレー管を挟んで対峙する位置に取り付けられるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶射処理前に、ロボット駆動制御装置がロボットアームを駆動制御してロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査し、最適軌跡算出手段が一対の変位センサーからの出力データに基いてワークの表面形状とワーク表面に対するスプレー管先端の位置関係とからスプレー管先端の最適軌跡データを算出しておき、その後、ロボット駆動制御装置がその最適軌跡データに基いてロボットアームを駆動制御する度に、ワーク表面でスプレー管を走査して各溶射ポイントにおいて、スプレー加工制御手段が一対の変位センサーからの出力データに基いてワーク表面に対するスプレー管の角度を求めかつスプレー管の角度位置調整用の補正データを算出し、この補正データに基いてロボットアームの姿勢や位置を補正した後に、スプレー管から被溶射物を噴射する。即ち、噴射する前に事前にワーク表面形状を計測してスプレー管の最適軌跡データを求め、この最適軌跡データに基いてスプレー管先端を走査して、しかも実際に噴射する直前にワークに対するスプレー管の角度や位置を調整する。よって、実際のワークの形状やワークの配置状況に応じて逐一スプレー管の位置を調整するため、ワークへの被膜処理精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明の範囲を本質的に変更しない範囲で適宜変更して実施を行うことができることは言うまでもない。また、ワークの形状などは図示した例に限らず任意の形状であってもよい。
【００１２】
（システム構成）
図１は、本発明の実施形態に係る溶射システムの構成図である。
溶射システム１０は、ロボット１１と、ロボット１１を駆動制御するロボット駆動制御装置１２と、溶射装置１３と、溶射装置１３を制御する溶射制御装置１４と、システム全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１５と、を備える。
【００１３】
ロボット１１の構成について説明すると、例えば図１に模式的に示すように、第１のアーム１１ａがロボット本体１１ｂに第１の関節部１１ｃでもって接続され、第２のアーム１１ｄが第１のアーム１１ａに第２の関節部１１ｅでもって接続されている。ロボット１１はロボット駆動制御装置１２により駆動制御される。
【００１４】
溶射装置１３は、先端にノズルを有するスプレー管１３ａと、噴射物を貯える貯蔵部と、貯蔵部から噴射物をスプレー管１３ａに送る噴射部と、この噴射部を制御する噴射制御部と、を有する。なお、図１では、スプレー管１３ａ以外は溶射装置１３の各要素は示していない。スプレー管１３ａは、ロボット１１の先端のアーム、図１に示す例では第２のアーム（以下、単に「ロボットアーム」と呼ぶ）１１ｄの先端に取り付けられる。
【００１５】
図２は、ロボットアーム１１ｄの先端の様子を示す断面図である。
取付ブラケット２１がロボットアーム１１ｄの先端に取り付けられている。取付ブラケット２１は、第１の平板２１ａと第２の平板２１ｂという大小２枚の平板がロッド状の複数の接続部材２１ｃで間隔を開けて接続されて構成されている。第２の平板２１ｂはその中心部から離れて貫通穴を有する。第１の平板２１ａはその中心部に貫通穴を有する。各貫通穴が同軸上になるように第１の平板２１ａの中心からずれた位置に第２の平板２１ｂが複数の接続部材２１ｃでもって接続されている。取付ブラケット２１のうち大きい第１の平板２１ａが直接ロボットアーム１１ｄの先端に、螺子などにより固定されている。
【００１６】
取付ブラケット２１のうち小さい第２の平板２１ｂには、ドーナツ状の第１のベアリング保持部２２ａが取り付けられ、第１のベアリング保持部２２ａとこれに対向する第２のベアリング保持部２２ｂとでベアリング２２ｃが保持される。第２のベアリング保持部２２ｂの外側にはドーナツ状の第１の歯車２３が取り付けられている。第１の歯車２３においてベアリング２２ｃ側と逆側の面には、例えばＬ字状のブロック２４，２４が一対取り付けられ、各ブロック２４上に２次元変位センサー２５ａ，２５ｂがそれぞれ取り付けられている。図示の場合には、センサー取付部がブロック２４，２４と第２のベアリング保持部２２ｂとで構成されているが、これ以外の構成であっても構わない。ここで、２次元変位センサー２５ａ，２５ｂは非接触式のセンサーであって、それぞれ例えば発光部と受光部とをペアで有し、発光部がワークｗ表面に対してレーザ光を照射し、受光部がワークｗからの反射光を受光することで、ワーク表面の形状を計測する。ブロック２４は、スプレー管１３ａから噴射される被溶射物が２次元変位センサー２５ａ，２５ｂに付着しないようにするために設けられている。
【００１７】
スプレー管１３ａが第１の平板２１ａ及び第２の平板２１ｂ並びに第１の歯車２３の各貫通穴に挿通され、スプレー管１３ａの先端は、ブロック２４よりも突出している。取付ブラケット２１のうち第２の平板２１ｂ側にはモータ保持部２６ａでもってモータ２６が固定されている。モータ２６における回転軸部には第２の歯車２７が取り付けられ、第２の歯車２７と第１の歯車２３とはそれぞれの歯が噛み合っている。
【００１８】
このように、ロボットアーム１１ｄの先端にはリング状のセンサー取付部として第２のベアリング保持部２２ｂが回転可能に取り付けられ、ベアリング保持部２２ｂにはスプレー管１３ａが挿通され、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂのそれぞれが第２のベアリング保持部２２ｂにスプレー管１３ａを挟んで対峙する位置に取り付けられる。よって、ロボットアーム１１ｄがワークｗ上を図２に矢印で示す向きに走査する際、一方の２次元変位センサー２５ａは、スプレー管１３ａから被溶射物がワークｗに噴射する前のワーク表面状態を計測し、他方の２次元変位センサー２５ｂは、ワークｗ上に被膜した状態での表面を計測することができる。モータ２６により第１の歯車２３をスプレー管１３ｄの軸回りに半回転することで、図２に矢印で示す向きと逆側に走査する場合でも、必ず、一方の２次元変位センサー２５ａが、スプレー管１３ａから被溶射物がワークｗに噴射する前のワーク表面状態を計測し、他方の２次元変位センサー２５ｂが、ワークｗ上に被膜した状態での表面を計測することができる。なお、モータ２６は図１に示すＣＰＵ１５で制御される。
【００１９】
ＣＰＵ１５には制御プログラムが格納されている。制御プログラム及びそれによる制御内容の詳細については後述する。
ＣＰＵ１５には、キーボードなどの入力部１６とモニターなどの出力部１７とが接続され、操作者と各種情報や指令のやり取りが行える。
ＣＰＵ１５にはデータベース１８に接続され、このデータベース１８は、溶射前の計測結果や溶射後の計測結果をロボットアーム１１ｄの位置データと共に格納する各種の計測データベースと、溶射加工処理に関する最適条件を示すデータを格納する加工最適条件データベースとで構成されている。
【００２０】
（システムの流れ）
次に、図１に示す溶射システム１０のフローについて説明する。ＣＰＵ１５に格納されている制御プログラムの実行により、どのようにロボット１１及び溶射装置１３を制御しながら、どのようにワークｗに被溶射物が溶射されるかについても併せて説明する。
【００２１】
溶射システム１０のフローは、３Ｄ形状取得フローとスプレー加工フローとに大別される。図３は溶射システム１０のフローを示し、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得に関するフロー図であり、（Ｂ）はスプレー加工に関するフロー図である。図４は、ワークｗの３Ｄ形状取得に関する説明図であり、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得の様子を模式的に示す説明図で、（Ｂ）は出力部１７に示される、表面形状の断面を模式的に示す図である。図５は図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−２のステップの様子を模式的に示す図である。図６は図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−４のステップを段階的に示す図である。
【００２２】
先ず、３Ｄ形状取得フローについて説明する。このフローは、ＣＰＵ１５が制御プログラムを実行することで達成され、ＣＰＵ１５が最適軌跡データ算出手段１５ａとして機能することによる。この最適軌跡データ算出手段１５ａは、先ず、ロボット駆動制御装置１２を駆動してロボットアーム１１ｄ先端をワークｗ表面に沿って例えば図４（Ａ）に示すように走査しながら、一対の変位センサー２５ａ，２５ｂから出力データを受ける。この出力データに基いてワークｗの表面形状とワークｗ表面に対するスプレー管１３ａの先端の位置関係とからロボットアーム１１ｄの最適軌跡データを算出する。
【００２３】
以下詳細に説明すると、ＳＴＥＰ１−１として、ＣＰＵ１５がロボット駆動制御装置１２にティーチングを行う。その際、ワークｗの加工面に対して出来るだけ最適なティーチングを行う。例えば、ロボットアーム１１ｄとワークｗの大まかな位置関係を想定して予めティーチングデータが制御プログラム内に組み込まれている。このチィーチングデータに基いてロボット駆動制御装置１２がロボットアーム１１ｄを駆動制御する。すると、ロボットアーム１１ｄがワークｗの表面に沿って所定の経路をたどって走査する。
【００２４】
ＳＴＥＰ１−２として、３Ｄ形状の計測を行う。ＳＴＥＰ１−１でティーチングした軌跡をスプレーしないで動作させる。その際の動作スピードは低速で行うと良い。３Ｄ形状の計測が精度良く行われるからである。詳細には、ＣＰＵ１５が３Ｄ形状の計測開始をロボット駆動制御装置１２に指示する。すると、ロボット駆動制御装置１２がティーチングデータに基いてロボット１１逐次移動する。逐次移動する度に、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されるデータをＣＰＵ１５が受け取り、例えばロボット駆動制御装置１２からロボットアーム１１ｄの位置データを受け取る。
【００２５】
ＳＴＥＰ１−３として３Ｄ形状データの作成を行う。ＣＰＵ１５は一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されたデータとロボットアーム１１ｄ先端、例えばスプレー管先端の位置データとを対応させてデータベース１８に蓄積する。ＣＰＵ１５は、データベース１８に蓄積されているデータに基いて３Ｄ形状データを作成する。ＣＰＵ１５はこの３Ｄ形状データを出力部１７に出力する。すると、例えば図４（Ｂ）に示すようにワークｗの二次元的な形状を描く。
【００２６】
ＳＴＥＰ１−４として最適軌跡データの作成を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ１−３で作成した３Ｄ形状データからスプレー管１３ａ先端とワークｗとの距離、スプレー管１３ａのワークに対する角度を求め、データベース１８内の加工最適条件に関するデータに基いて、ロボットアーム１１ｄの先端の最適軌跡データを作成する。その際、ワークｗにおけるスプレー管１３ａとの関係が不明な部位については、軌跡作成不可点としてブランクとしておく。
【００２７】
ＳＴＥＰ１−５として、最適軌跡データの補完を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ１−４で作成した最適軌跡データのうちブランクの部分を軌跡作成不可点として抽出し、その抽出した部分を含めてその前後のデータを出力部１７に出力して操作者にブランクを補うように促し、操作者から入力部１６に入力されたデータをブランクに上書きして最適軌跡データを完成させ、データベース１８に格納する。
【００２８】
ＳＴＥＰ１−６として、ＣＰＵ１５は、完成した最適軌跡データをロボット駆動制御装置１２に転送する。
以上で、スプレー加工前の処理が終了する。
【００２９】
スプレー加工フローについて説明する。このフローは、ＣＰＵ１５が制御プログラムを実行することで達成され、ＣＰＵ１５がスプレー加工制御手段１５ｂとして機能することによる。スプレー加工制御手段１５ｂは、最適軌跡データ算出手段１５ａで求めた最適軌跡データに基いてロボット駆動制御装置１２によりロボット１１を逐次駆動制御しワークｗ表面でスプレー管１３ａを走査し、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂからの出力データからワークｗ表面に対するスプレー管１３ａの角度を求めかつスプレー管１３ａの角度調整用にロボットアーム１１ｄの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いてロボット駆動制御装置１２によりロボットを駆動して溶射制御装置１４を制御してスプレー管１３ａから被溶射物を噴射することを繰り返す。
【００３０】
先ず、ＳＴＥＰ２−１として、チィーチングデータの読み出しを行う。即ち、ＣＰＵ１５がロボット駆動制御装置１２に対して読み出し指令を行い、その指令を受けたロボット駆動制御装置１２が、ＳＴＥＰ１−６で転送されて格納している最適軌跡データを読み出す。
【００３１】
ＳＴＥＰ２−２として、加工前計測を行う。ＣＰＵ１５はロボット駆動制御装置１２に加工前処理の開始指示を行うと、ロボット駆動制御装置１２はＳＴＥＰ２−１で読み出したティーチングデータに基いて順次ロボットアーム１１ｄを走査する。ＣＰＵ１５は、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから順次出力されるセンサーデータを受け、一方の２次元変位センサー２５ａ、すなわち走査前側の２次元変位センサー２５ａから入力されたセンサーデータに基いてスプレー加工前のワークｗの表面形状を求め、一対の２次元変位センサー２５ａ，２５ｂから出力されるデータに基いてワークｗの加工面とスプレー管１３ａとの垂直度を求める。例えば図５に示されているように、走査方向がｘ軸方向であるとすると、ｘ−ｙ平面においてａ点とｂ点、ｃ点とｄ点との変位差により、ｘ軸回りのワークｗの傾きを算出し、ａ点とｃ点、ｂ点とｄ点との変位差によりｙ軸回りのワークｗの傾きを算出する。また、ａ点とｄ点、ｂ点とｄ点との変位差によりスプレー管１３ａ先端とワークｗとの距離（ｚ軸方向の距離）を算出する。
【００３２】
ＳＴＥＰ２−３として、ロボット位置データに関する補正データを作成する。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ２−２で求めた、スプレー加工前の表面形状、垂直度から、ロボット１１の位置データを補正する補正データを作成する。補正データは位置データそのものを書き直す形式や、位置データとの差分を求めてこれを補正データとする形式などがある。
【００３３】
ＳＴＥＰ２−４として、ロボット補正動作指令を行う。ＣＰＵ１５は、ＳＴＥＰ２−３で求めた補正データをロボット駆動制御装置１２に転送する。すると、ロボット駆動制御装置１２は、ロボット１１のスプレー管１３ａの先端が最適な位置に移動する。これにより、例えば、図６（ａ）に示すようにスプレー管１３ａがワークｗに対して直交していない場合には、先ず図６（ｂ）に示すようにスプレー管１３ａの軸をワークｗに対し直交させ、次に、図６（ｃ）に示すようにスプレー管１３ａの位置をワークｗ側へ近づける。
【００３４】
ＳＴＥＰ２−５として、スプレー加工指令を行う。ＣＰＵ１５は溶射制御装置１４に対して被溶射物をスプレー管１３ａに送るよう指示する。これにより、ワークｗに対して被溶射物が噴射される。
【００３５】
ＳＴＥＰ２−６として、加工後の計測を行う。他方の２次元変位センサーにより加工後の表面形状を計測し、ロボットの走査速度を加味してＳＴＥＰ２−２で行った加工前計測による表面形状とスプレー加工後の表面形状とを比べて、スプレー加工によりワーク表面に形成された被膜の厚みを求める。
【００３６】
ＳＴＥＰ２−７として、加工後の計測結果のデータベース化を行う。ロボットの位置データ、膜厚データ、加工前後で計測した形状に関するデータとを纏めて、データベース１８に格納する。
ワークｗのコールドスプレー照射領域のエンドに至るまでＳＴＥＰ２−１へ戻ってＳＴＥＰ１，２を繰り返す。
【００３７】
ここで、図３（Ｂ）における各ＳＴＥＰを順に行ってどのようにワークｗに被膜が形成されるかについて説明する。図７は、図３（Ｂ）の各ＳＴＥＰでワークｗに被膜が形成され、スプレー管１３ａがどのように走査されるかを模式的に示す図である。
【００３８】
図７（Ａ）に示すように一方の２次元変位センサー２５ａがワークｗの表面形状を観察し、スプレー管１３ａが矢印の方向に走査しながらスプレー管１３ａから被溶射物を噴射すると、ワークｗ上に被膜３１が形成される。その後、スプレー管１３ａが図示の矢印の方向に移動して図７（Ｂ）に示す状態になると、他方の２次元変位センサー２５ｂがワークｗの表面形状を観察する。その後、ＣＰＵ１５は、図７（Ａ）の状態で一方の２次元変位センサー２５ａから出力されたデータと、図７（Ｂ）の状態で他方の２次元変位センサー２５ｂから出力されたデータと、を比較して差分演算することで、被膜３１の厚みｄ１を計算する。
【００３９】
さらに、図７（Ｃ）に示すように一方の２次元変位センサー２５ａがワークｗの表面形状を観察し、スプレー管１３ａが矢印の方向に走査しながらスプレー管１３ａから被溶射物が噴射されると、ワークｗ上に二層目の被膜３２が形成される。その後、スプレー管１３ａが図示の矢印の方向に移動して図７（Ｄ）に示す状態になると、他方の２次元変位センサー２５ｂがワークｗの表面形状を観察する。すると、ＣＰＵ１５は、図７（Ａ）の状態で一方の２次元変位センサー２５ａから出力されたデータと、図７（Ｄ）の状態で他方の２次元変位センサー２５ｂから出力されたデータと、を比較して差分演算することで、一層目と二層目の被膜３１、３２全体の厚みｄ２を計算する。
【００４０】
以上の各工程により被膜３１、３２の各状態の厚みが求まるので、各厚みをロボットアーム１１ｄとの位置データとを対応させてデータベース１８に保存しておき、この保存されたデータと加工最適条件に関するデータと組み合わせることで、溶射制御装置１４やロボット駆動制御装置１２へのティーチングデータや溶射制御データなどの各制御データをＣＰＵ１５が書き直すことで、最適な溶射工程を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る溶射システムの構成図である。
【図２】図１に示すロボットアームの先端の様子を示す断面図である。
【図３】図１に示す溶射システムのフローを示し、（Ａ）はワークの３Ｄ形状取得に関するフロー図であり、（Ｂ）はスプレー加工に関するフロー図である。
【図４】ワークの３Ｄ形状取得に関する説明図であり、（Ａ）はワークｗの３Ｄ形状取得の様子を模式的に示す説明図で、（Ｂ）は出力部に示される、表面形状断面を模式的に示す図である。
【図５】図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−２のステップの様子を模式的に示す図である。
【図６】図３（Ｂ）におけるＳＴＥＰ２−４のステップを段階的に示す図である。
【図７】図３（Ｂ）の各ＳＴＥＰでワークに被膜が形成され、スプレー管がどのように走査されるかを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：溶射システム
１１：ロボット
１１ａ：第１のアーム
１１ｂ：ロボット本体
１１ｃ：第１の関節部
１１ｄ：第２のアーム（ロボットアーム）
１１ｅ：第２の関節部
１２：ロボット駆動制御装置
１３：溶射装置
１３ａ：スプレー管
１３ｂ：送出部
１４：溶射制御装置
１５：ＣＰＵ
１６：入力部
１７：出力部
１８：データベース
２０：被膜
２１：取付ブラケット
２１ａ：第１の平板
２１ｂ：第２の平板
２１ｃ：接続部材
２２ａ：第１のベアリング保持部
２２ｂ：第２のベアリング保持部（センサー取付部）
２２ｃ：ベアリング
２３：第１の歯車
２４：ブロック
２５ａ，２５ｂ：２次元変位センサー（変位センサー）
２６：モータ
２６ａ：モータ保持部
２７：第２の歯車
３１，３２：被膜（付着膜）
ｗ：ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット駆動制御装置がロボットアームを制御しながら、溶射制御装置により該ロボットアーム先端に設けられたスプレー管から被溶射物を噴射する溶射システムにおいて、
上記ロボットアームの先端に取り付けられる一対の変位センサーと、
上記ロボット駆動制御装置により上記ロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査して上記一対の変位センサーから出力データを受け、この出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対する上記スプレー管先端の位置関係とからロボットアームの最適軌跡データを算出する最適軌跡データ算出手段と、
上記最適軌跡データ算出手段で求めた最適軌跡データに基いて上記ロボット駆動制御装置によりロボットを逐次駆動制御してワーク表面で上記スプレー管を走査し、上記一対の変位センサーからの出力データからワーク表面に対する上記スプレー管の角度を求めかつ上記スプレー管の角度調整用に上記ロボットアームの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いて上記ロボット駆動制御装置によりロボットを駆動制御して上記溶射制御装置を制御し上記スプレー管から被溶射物を噴射することを繰り返すスプレー加工制御手段と、
を備えることを特徴とする、溶射システム。
【請求項２】
前記スプレー加工制御手段は、前記スプレー管から被溶射物を噴射する前後において、前記一対の変位センサーのうちスプレー管より走査前側に配置されている一方の変位センサーからの出力データとスプレー管より走査後側に配置されている他方の変位センサーからの出力データとに基いて、ワーク表面の付着膜の厚みを算出することを特徴とする、請求項１に記載の溶射システム。
【請求項３】
前記ロボットアームの先端にはリング状のセンサー取付部が回転可能に取り付けられ、
上記センサー取付部には前記スプレー管が挿通され、
前記一対の変位センサーがそれぞれ上記センサー取付部にスプレー管を挟んで対峙する位置に取り付けられる、請求項１に記載の溶射システム。
【請求項１】
ロボット駆動制御装置がロボットアームを制御しながら、溶射制御装置により該ロボットアーム先端に設けられたスプレー管から被溶射物を噴射する溶射システムにおいて、
上記ロボットアームの先端に取り付けられる一対の変位センサーと、
上記ロボット駆動制御装置により上記ロボットアーム先端をワーク表面に沿って走査して上記一対の変位センサーから出力データを受け、この出力データに基いてワーク表面形状とワーク表面に対する上記スプレー管先端の位置関係とからロボットアームの最適軌跡データを算出する最適軌跡データ算出手段と、
上記最適軌跡データ算出手段で求めた最適軌跡データに基いて上記ロボット駆動制御装置によりロボットを逐次駆動制御してワーク表面で上記スプレー管を走査し、上記一対の変位センサーからの出力データからワーク表面に対する上記スプレー管の角度を求めかつ上記スプレー管の角度調整用に上記ロボットアームの姿勢や位置を補正する補正データを算出しこの補正データに基いて上記ロボット駆動制御装置によりロボットを駆動制御して上記溶射制御装置を制御し上記スプレー管から被溶射物を噴射することを繰り返すスプレー加工制御手段と、
を備えることを特徴とする、溶射システム。
【請求項２】
前記スプレー加工制御手段は、前記スプレー管から被溶射物を噴射する前後において、前記一対の変位センサーのうちスプレー管より走査前側に配置されている一方の変位センサーからの出力データとスプレー管より走査後側に配置されている他方の変位センサーからの出力データとに基いて、ワーク表面の付着膜の厚みを算出することを特徴とする、請求項１に記載の溶射システム。
【請求項３】
前記ロボットアームの先端にはリング状のセンサー取付部が回転可能に取り付けられ、
上記センサー取付部には前記スプレー管が挿通され、
前記一対の変位センサーがそれぞれ上記センサー取付部にスプレー管を挟んで対峙する位置に取り付けられる、請求項１に記載の溶射システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１１１９３２（Ｐ２０１０−１１１９３２Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８７１９５（Ｐ２００８−２８７１９５）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【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５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【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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