自動塗布システム、および自動塗布システムの制御方法
【課題】高精度かつ高品位な接触塗布を行える自動塗布システムおよび自動塗布システムの制御方法を提供する。
【解決手段】被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布するディスペンサーチップ１８０を有するサーボガン１００をロボットアーム２００で操作して、被塗布物にディスペンサーチップ１８０を接触させた状態で移動させ、サーボガン１００に接触塗布を行わせ、ロボットアーム２００にサーボガン１００とともに装着され、サーボガン１００が被塗布物上に形成した塗布液の塗布パターンをＣＣＤカメラ８００で撮影し、画像処理９０３で撮影画像データを解析して得た塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、サーボガン１００の塗布動作、またはロボットアーム２００の動作をフィードバック制御する。
【解決手段】被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布するディスペンサーチップ１８０を有するサーボガン１００をロボットアーム２００で操作して、被塗布物にディスペンサーチップ１８０を接触させた状態で移動させ、サーボガン１００に接触塗布を行わせ、ロボットアーム２００にサーボガン１００とともに装着され、サーボガン１００が被塗布物上に形成した塗布液の塗布パターンをＣＣＤカメラ８００で撮影し、画像処理９０３で撮影画像データを解析して得た塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、サーボガン１００の塗布動作、またはロボットアーム２００の動作をフィードバック制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段と、前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段とを用いる自動塗布システム、および自動塗布システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装ロボットのような自動塗装システムが知られている。塗装ロボットの場合、スプレーガンをロボットハンドで操作し、所期の塗装結果が得られるようあらかじめプログラムした経路で対象物に沿って移動させつつ、コンプレッサなどから得られる加圧エアを用いて塗料をスプレーガンのノズルから噴射させる構造が用いられている。
【０００３】
従来の塗装ロボットのような自動塗装システムでは、上記のようなスプレーないしエアブラシ式の塗装ヘッドが多いが、塗装の形態や仕様、使用したい塗料や対象物の特性によっては必ずしもスプレーないしエアブラシ式の塗装ヘッドが適しているとは限らない。
【０００４】
たとえば、手塗りの場合には、筆や刷毛（ブラシ）、フェルトペンのチップのような含浸体を塗料の塗布体として用いて行なういわゆる接触塗装の手法がある。このような接触塗装の手法は、直線や曲線、あるいは文字などのパターンを表現する場合に必要とされ、
また、塗装領域と、非塗装領域とが明確に区画されるような形態で塗料が塗布される必要がある場合にも適している。さらに、このような接触塗装の手法には、塗布体先端の形状や固さ、大きさ（太さ）などを選択することにより多彩な表現が可能であり、またマスキングなどを行わなくても塗装が可能である、などの利点がある。
【０００５】
また、上記のような接触塗装の手法では、筆や刷毛のような塗布体に塗料を付けながら手塗り作業を行なうだけではなく、塗料を収容し、加圧により（あるいは重力によって）塗料を先端の塗布体に供給するようにした塗布用具（たとえば下記の特許文献１）を利用することも考えられる。
【特許文献１】特開平１１−３３２６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の自動塗装システムでは、上述のような含浸体を塗料の塗布体に用いた接触塗装手法による塗装作業を自動的に行うものが殆ど知られていない。
【０００７】
たとえば、上述の特許文献１に記載されるような塗布用具（ディスペンサー）を汎用のロボットハンドで移動させ、塗料を塗布することも考えられるが、塗装面積が大きい場合には、塗布用具の塗料容量によっては塗布用具を多数回交換したり、あるいは塗料を補充したりする必要があって、作業の中断が多くなったり、コスト高になる、などの問題を生じる。また、重力によって塗料を塗布体に供給する構成の塗布用具では、用具の姿勢によっては塗料供給不足が生じてかすれが起きたりする問題がある。
【０００８】
大きな塗装面積に対応でき、また安定した塗布を行えるようにするには、ロボットハンドで操作する塗装ヘッド（ないしディスペンサー）に筆や刷毛（ブラシ）、フェルトペンのチップのような塗料の塗布体を装着し、外部の塗料タンクから塗料を供給するような構成が適していると考えられる。
【０００９】
しかしながら、従来では、このような塗布体を用いた接触塗装を行なう自動塗装システムが殆んど存在せず、塗料が漏れたり垂れたりすることなく、安定して塗料を塗装ヘッドの塗布体に供給でき、高精度かつ高品位な塗装を行うに充分な洗練された構造については殆ど知られていなかった。
【００１０】
特に、この種の接触塗装手法による自動塗装システムでは、マスキングなどを行うことなく、線や文字、図形などのパターンを接触塗布によって形成することが求められる、と考えられる。そして、用途によっては、極めて高精度かつ高品位に塗布パターンを形成することが要求されるかもしれない。
【００１１】
たとえば数ｍｍなら数ｍｍ、数ｃｍなら数ｃｍといった線幅（等幅あるいは可変幅）で、極めて小さな誤差をもって接触塗布を行うことが求められる可能性がある。また、塗布濃度についても、色ムラなどを生じることなく、均一な塗布濃度で塗布パターンを形成することが要求される可能性がある。
【００１２】
従来では、このように高精度に接触塗布を制御し、高品位な仕上がりを得られる自動塗装（自動塗布）システムは殆ど存在しなかった。
【００１３】
なお、以上では、塗装対象物へ塗布される塗布液として塗料を考えたが、塗布される塗布液が薬液など他の液体である場合にも上記の問題は共通する。たとえば、塗料に限らず、液状の物質を対象物に付着させる手法として、治療用、表面処理用など種々の薬液を対象物に付着させる技術が必要とされている。そして、用いられる液状物質、あるいは対象物の特性によっては、たとえばスプレーないしエアブラシ式の方式のような手法は必ずしも適しておらず、上述のような接触塗装の手法の方がより好ましい用途、場面も少なくないと考えられる。
【００１４】
本発明の課題は、以上の事情に鑑み、高精度かつ高品位な接触塗布を行える自動塗布システムおよび自動塗布システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明においては、自動塗布システムおよび自動塗布システムの制御方法において、
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置をロボットアームで操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせ、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着された撮影手段により前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理を行い、該塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御する構成を採用した。
【００１６】
このような構成により、前記撮影手段で前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、前記撮影手段の撮影した画像データの画像処理を介して、塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報、たとえば線幅や濃度に関する情報を接触塗布状態に関する情報として取得し、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作を制御し、所期の接触塗布動作を実行する。
【００１７】
また、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記撮影手段が移動するよう追従動作させることにより前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンの形成状態を接触塗布動作にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成により、本発明によれば、被塗布物上の形成直後の塗布液の塗布パターンの形成状態を撮影手段で撮影し、該塗布液の塗布パターンの形成状態に関する情報を接触塗布動作にフィードバックすることができ、これにより、所期の塗布条件にしたがって、高精度かつ高品位な接触塗布動作を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明を実施するための最良の形態の一例として、接触塗布を行う塗装ヘッドをロボットアームで操作し、塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示す。すなわち、以下では、被塗布物（塗布対象物）に塗布する塗布液として塗料を一例とし、接触塗布により被塗布物（塗布対象物）に塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示す。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明を採用した自動塗装システムの概要を示している。
【００２１】
図１において符号１００は塗料を接触塗布するサーボガンで、このサーボガン１００は、ロボットアーム２００により操作される。
【００２２】
サーボガン１００の詳細は後述するが、サーボガン１００の先端には、塗料の塗布体としてディスペンサーチップ１８０が装着されている。ディスペンサーチップ１８０は、塗料が浸透可能なフェルト様の含浸体（軟質多孔質体）から形成された塗布体チップを有し、図１では不図示の経路より塗料がディスペンサーチップ１８０に対して供給される。
【００２３】
このサーボガン１００をロボットアーム２００により操作し、ディスペンサーチップ１８０を被塗布物（塗装対象）に接触させた状態で移動することにより、被塗布物上に塗布パターンを形成する。
【００２４】
ロボットアーム２００の操作は、制御部９００により制御する。塗布パターンの形状により、被塗布物上に線、文字、画像などを塗料で表現することができる。このように、被塗布物上で塗布パターンは、線、文字、画像など任意の表現となるが、以下では便宜上、塗料の塗布パターン（塗布軌跡）の形成動作を「描画」とも称する。
【００２５】
この描画処理は、制御部９００がロボットアーム２００の制御に同期してサーボガン１００の動作を制御することにより行なわれる。こうして行なわれる描画、すなわち塗布パターンの形成は、制御部９００が描画プログラム９０１に沿ってロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作を制御することにより行なわれる。ロボットアーム２００、およびサーボガン１００は制御部９００によりインターフェース９０２を介して制御される。
【００２６】
さらに、本実施例では、実際の塗布パターンの形成状態を検出し、検出した塗布パターンの形成状態に関する情報をロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作にフィードバックすることにより、所期の条件で塗布パターンを形成できるようにするための制御機構を設けている。
【００２７】
本実施例では、このために、撮影手段としてＣＣＤカメラ８００を設けサーボガン１００の形成する塗布パターンを追尾（追従）するようにＣＣＤカメラ８００を制御する。後述の例では、ＣＣＤカメラ８００はサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載され、後述の駆動機構を介してサーボガン１００の形成する塗布パターンを追尾（追従）する姿勢をとるよう制御される。
【００２８】
ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像は画像処理部９０３で画像解析される。画像処理部９０３は、専用のハードウェアを用いて構成するか、あるいは制御部９００のソフトウェアにより構成することができる。画像処理部９０３は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像から、サーボガン１００による塗布パターンの形成状態に関する情報、特に後述の例では塗布された塗料の線幅、濃度などの情報を抽出する。
【００２９】
この画像処理部９０３による画像解析は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像中から、塗布パターンとそれ以外の領域、すなわち塗布領域と非塗布領域を識別することを基本とするもので、この基本部分は公知の画像認識処理を利用して行うことができる。そして、塗布領域を非塗布領域から識別することができれば、ＣＣＤカメラ８００の構成や撮影条件からあらかじめ既知である撮影倍率、サーボガン１００の描画方向などに基づき、サーボガン１００が描画した線幅（ｗ）に関する情報を検出することができる。また、塗布領域を非塗布領域から識別することができれば、塗布領域内側の濃度（ｄ）に関する情報を検出することができる。
【００３０】
そして、制御部９００は、画像処理部９０３が出力するサーボガン１００が描画した線幅や濃度に関する情報に基づき、ロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作を制御することにより、描画プログラム９０１に基づく所期の条件、たとえば所期の線幅、ないし濃度により高精度に、高品位な塗布パターンを形成することができる。
【００３１】
ここで、図９により、制御部９００が実行する描画プログラム９０１の一例を説明しておく。この例は、あくまでも一例に過ぎず、また、本実施例を簡潔に説明すべく特化された擬似的なものであって、実際にこの通りに描画プログラムが構成される必要はない。たとえば、描画コマンドや座標系は図９に示す以外にも等価な構成が多数考えられる。
【００３２】
図９の描画プログラムは、描画コマンドＣＭＤ１、ＣＭＤ２、ＣＭＤ３…ＣＭＤｎ、ＣＭＤｎ＋１…により構成されている。ここでは、描画コマンドＣＭＤｎは、始点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）から終点Ｐｎ＋１（Ｘｎ＋１，Ｙｎ＋１，Ｚｎ＋１）に至るベクターで表現されている。
【００３３】
なお、描画コマンドＣＭＤｎに含まれるベクター表現は、理論的にはたとえば始点Ｐｎと終点Ｐｎ＋１の座標値のみで足りるが、後述の描画処理中の計算負荷を低減するために、始点Ｐｎ〜終点Ｐｎ＋１への方向の情報を格納してもよい（たとえばｘｙ、ｘｚなどの２平面内における角度情報などにより表現される）。
【００３４】
あるいは、後述するように、本実施例で描画コマンドＣＭＤｎに関して描画方向の評価が必要になる場合、直前の描画コマンドＣＭＤｎ−１と、描画コマンドＣＭＤｎの間で描画方向に方向転換が生じたか否か（のみ）が問題となるので、あらかじめ描画プログラム作成時に直前の描画コマンドＣＭＤｎ−１と、描画コマンドＣＭＤｎの方向を比較し、方向転換が方向転換が生じたか否かのフラグ情報、すなわち、方向転換フラグを生成して描画コマンドＣＭＤｎ内に格納しておくことにしてもよい。このような構成によって、さらに描画処理中の計算負荷を低減することができる。
【００３５】
なお、曲線は長さのごく短いベクターに相当する描画コマンドの集合として近似的に表現することができるが、曲線を表現するための他の描画コマンド形式を用意しておくこととしてもよい。
【００３６】
また、本実施例では、１つの描画コマンドＣＭＤｎには、描画（塗布パターン形成）を制御するパラメータとして、少なくとも、線幅ｗｉ、および濃度ｄｉの目標値に関する情報、あるいはさらに筆圧などの目標値に関する情報などが含まれるものとする。ここで筆圧目標値は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を保持するサーボガン１００と、被塗布物の距離などによって表現される。
【００３７】
したがって、描画プログラムは、多数の上記描画コマンドＣＭＤ１、ＣＭＤ２、ＣＭＤ３…ＣＭＤｎ、ＣＭＤｎ＋１…の各々を特定の格納形式でメモリやＨＤＤなどの記憶装置上に配置することにより構成される。
【００３８】
ここで、図２に図１の自動塗装システムの構成例を、また、図３に図２におけるサーボガン１００の基本構成の例をより具体的に示す。
【００３９】
図２は本発明を採用した自動塗装システムの全体構成を、図３は図２の自動塗装システムにおいて、ロボットアーム２００で操作される塗装ヘッドとしてのサーボガン１００の構成を詳細に示している。以下では、まず図３によりサーボガン１００の基本構成を説明し、続いて同サーボガン１００を用いた図２の自動塗装システムについて述べる。
【００４０】
図３はサーボガン１００要部の断面構造を示している。
【００４１】
図３のサーボガン１００は、ハウジング１０１を有し、このハウジング１０１の先端にシャフト１２６、１２６を介して塗料供給および塗装加圧を制御するチャンバー１０３が固定されている。ハウジング１０１、およびチャンバー１０３はたとえば金属材料からの削り出しやダイキャスト成型により構成される。
【００４２】
チャンバー１０３の後部には、所定径（φ１０程度）圧力室１０３ａが穿孔されている。この圧力室１０３ａは後述のピストン１０２が内部を同軸的に摺動可能な円筒断面形状を有するシリンダ室として機能する。
【００４３】
圧力室１０３ａの前方（図の右側）には、後述の充填側バルブユニット１４２から塗料を供給するための塗料パス１０３ｂが、また、側方には後述の吐出側バルブユニット１４１へ塗料を吐出するための塗料パス１０３ｃが穿孔されている。
【００４４】
圧力室１０３ａの後端部にはパッキンセット１２０がパッキン押え１０４により固定されており、パッキンセット１２０内部には後述のサーボモータ１１４で駆動されるピストン１０２の先端が挿入され、パッキンセット１２０で密閉された状態でピストン１０２が摺動することにより圧力室１０３ａ内部の圧力を調節するようになっている。
【００４５】
圧力室１０３ａ内部の塗料圧力は、圧力センサヘッド１９１により検出される。圧力センサヘッド１９１は、そのプローブ（不図示）が圧力室１０３ａ内部の圧力に晒されるよう、チャンバー１０３に装着される。圧力センサヘッド１９１の圧力検出方式は、薄ゲージ式、半導体ストレインゲージ式、圧電式など任意である。
【００４６】
チャンバー１０３前方部分には、チャンバー側方の吐出側バルブユニット１４１から吐出される塗料を通過させる塗料パス１０３ｄが穿孔されている。塗料パス１０３ｄはチャンバー１０３先端部分のノズルポート１０３ｅへと連通している。
【００４７】
なお、塗料パス１４１ｃと１０３ｄ、塗料パス１４２ｃと１０３ｂなどの接合部には、必要に応じてＯリング１２３、１２３…が配置される。
【００４８】
ノズルポート１０３ｅには、塗料の塗布手段として、ディスペンサーチップ１８０が装着されている。ディスペンサーチップ１８０は略チューブ状の構造で、後端部に螺合などによりノズルポート１０３ｅと結合する結合部を有し、ノズルポート１０３ｅから先端の塗布体１８１に塗料を供給する。
【００４９】
塗布体１８１は塗料の塗布手段の要部を構成するもので、たとえば用途に応じて種々の毛の長さや硬度、密度などが調製されたブラシ、フェルトペンやマーカーなどの文房具で用いられるペン先に採用されているような塗料が浸透可能なフェルト様の含浸体（軟質多孔質体）から形成された塗布体チップを用いることができる。なお、塗布体１８１は、後述のようにして圧力調整された上、供給される塗料を塗装対象物と接触するその先端へと伝えることができる構造であればどのような構造であってもよい。また、塗布体１８１の塗料の浸透（伝達）特性によって、後述のようにして調節される塗料の供給圧力を制御すべきであることはいうまでもない。
【００５０】
次に、塗料を圧力室１０３ａに充填し、また、圧力室１０３ａからディスペンサーチップ１８０へと供給（吐出）する充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の構造につき説明する。
【００５１】
ここでは、各バルブユニット１４２、１４１に共通する構造については同時に説明する。本実施例では、各バルブユニット１４２、１４１はほぼ共通する構造を有する共通部品として形成されており、一部の充填側ないし吐出側のいずれかとして用いるに際し、不要な開口を盲蓋などにより密閉する仕様としている。このような構成により、コストダウンが可能となる。
【００５２】
充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１はいずれも内部にニードルバルブ１０９、１０９を有し、このニードルバルブ１０９、１０９の開閉を各バルブユニット後方に配置されたエアシリンダユニット１５２、１５１により制御することにより、塗料の通過をオン／オフ制御するよう構成されている。
【００５３】
ニードルバルブ１０９、１０９は、それぞれ後方のシャフト部分よりも直径が大きな頭部を有し、これら頭部の後端に斜面が切られている。このニードルバルブ１０９、１０９頭部後端の斜面は、充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１内部の開口１４２ｂ、１４１ｂの斜面と対向しており、ニードルバルブ１０９、１０９と各開口１４２ｂ、１４１ｂを離間させるか、あるいは密着させるかによって、塗料の通過を制御することができる。
【００５４】
各バルブユニット１４２、１４１の開口１４２ｂ、１４１ｂの前方は、それぞれニードルバルブ１０９、１０９の上記頭部を収容できる内径に前方から穿孔することにより形成される。開口１４２ｂ、１４１ｂの前部はＯリング１２２、１２２を介して盲蓋１０８、１０８によって密閉されている。また、開口１４２ｂ、１４１ｂの後方部分はそれよりも狭い内径で各バルブユニット１４２、１４１の後端のパッキンセット１２１、１２１が装着された大径部分まで貫通している。パッキンセット１２１、１２１が装着される開口の大径部分は各バルブユニット１４２、１４１の後方（図の左側）から穿孔される。
【００５５】
パッキンセット１２１、１２１はパッキン押え１０７、１０７により固定されている。パッキンセット１２１、１２１内部には、先端がそれぞれニードルバルブ１０９、１０９と結合されたシャフト１１０、１１０が貫通している。このような構成により、パッキンセット１２１、１２１によって密閉された状態で後述のエアシリンダユニット１５２、１５１によりシャフト１１０、１１０を介してニードルバルブ１０９、１０９を操作することができる。
【００５６】
次に充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１内の塗料パスにつき説明する。
【００５７】
充填側バルブユニット１４２の側方には、吸入ポート１４２ａが穿孔されている。吸入ポート１４２ａから内部へ続く通路は、貫通孔として形成されており、充填側バルブユニット１４２内部の開口１４２ｂと交差して連通するとともに、他端の開口はチャンバー１０３の外壁により閉鎖されている。吸入ポート１４２ａには、後述のタンクからの塗料を供給するホースが接続される。
【００５８】
吐出側バルブユニット１４１にも上記同様の貫通孔の構造（１４１ａ）が設けられているが、充填側バルブユニット１４２の吸入ポート１４２ａに相当する開口は盲蓋１４１ａ’により閉鎖されており、同貫通孔の構造（１４１ａ）のうち、吐出側バルブユニット１４１内部の開口１４１ｂと、チャンバー１０３側方に穿孔された塗料パス１０３ｃを連絡する部分のみが塗料の通路として機能するようになっている。
【００５９】
充填側バルブユニット１４２の開口１４２ｂの前方の大径部分には塗料パス１４２ｃが穿孔されており、チャンバー１０３側方に穿孔された塗料パス１０３ｂと連絡している。塗料パス１０３ｂは、チャンバー１０３の圧力室１０３ａと連通している。
【００６０】
塗料パス１４２ｃと同様の貫通孔は吐出側バルブユニット１４１の側にも同じ位置、同じ構造で設けられており、この貫通孔は塗料パス１４１ｃとして機能する。塗料パス１４１ｃは、吐出側バルブユニット１４１の開口１４１ｂの前方の大径部分とチャンバー１０３の塗料パス１０３ｄを連絡している。
【００６１】
上記の構造における塗料の供給経路を要約すると次のようになる。すなわち、図３の構造における塗料の供給経路は、吸入ポート１４２ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４２ｂ〜塗料パス１４２ｃ（以上充填側バルブユニット１４２）〜塗料パス１０３ｂ〜圧力室１０３ａと続く。また、圧力室１０３ａより下流の塗料の供給経路は、塗料パス１０３ｃ（以上チャンバー１０３）〜塗料パス１４１ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４１ｂ〜塗料パス１４１ｃ（以上吐出側バルブユニット１４１）〜塗料パス１０３ｄ〜ノズルポート１０３ｅ（以上チャンバー１０３前部）〜ディスペンサーチップ１８０と続く。
【００６２】
なお、上記のうち、塗料供給手段として機能する圧力室１０３ａから、塗装対象物に塗料を塗布する塗料塗布手段として機能するディスペンサーチップ１８０までの直線距離は、水頭圧を考慮して、サーボガン１００の姿勢をどのように制御しても塗料がディスペンサーチップ１８０から垂れ落ちない程度の長さ、たとえばほぼ３０ｃｍ以内程度、より好ましくは１０ｃｍ以内程度とする。ただし、この圧力室１０３ａ〜ディスペンサーチップ１８０までの塗料の経路の全長については、塗料の粘度などに応じて当業者が適宜の設計変更を行うことができるのはいうまでもない。
【００６３】
また、ピストン１０２を図３左方の初期位置まで後退させた時に得られる、塗料供給手段として機能する圧力室１０３ａの最大の塗料保持量は、上記と同じ条件、すなわち、サーボガン１００の姿勢をどのように制御しても塗料がディスペンサーチップ１８０から垂れ落ちない程度の容量、たとえばほぼ５０ｃｃ以内程度、より好ましくは５ｃｃ以内程度とする。ただし、この圧力室１０３ａの塗料保持容量については、塗料の粘度などに応じて当業者が適宜の設計変更を行うことができるのはいうまでもない。
【００６４】
充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９、１０９の開閉は、シャフト１１０、１１０を介してエアシリンダユニット１５２、１５１によりそれぞれ操作される。
【００６５】
エアシリンダユニット１５２、１５１の構造は共通であり、それぞれ外殻としてのエアシリンダチューブ１１１を有する。エアシリンダチューブ１１１はビス止めなどによりチャンバー１０３の側方に固定される。
【００６６】
エアシリンダチューブ１１１の内部にはエアシリンダシャフト１２７が図の左右方向に摺動可能に支持されている。エアシリンダシャフト１２７の前方部分（図の右側）は、Ｏリング１２４を介してエアシリンダチューブ１１１により支持されている。
【００６７】
エアシリンダシャフト１２７の前端部は、スタッドボルトおよびナットなどを介し充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を操作するシャフト１１０と結合されている。
【００６８】
また、エアシリンダシャフト１２７の後端部（図の左側）には、エアシリンダピストンヘッド１１２が固定されており、エアシリンダピストンヘッド１１２は図の左方へスプリング１２８で付勢されている。エアシリンダチューブ１１１の後端部（図の左側）は、Ｏリング１２５を介してエアシリンダヘッドカバー１１３により密閉されている。
【００６９】
エアシリンダピストンヘッド１１２を前進させるためのエアは、エアシリンダヘッドカバー１１３に設けられたポート１５１ａ、または１５２ａからエアシリンダチューブ１１１内部に送り込まれる。
【００７０】
エアが供給されていない時はスプリング１２８の付勢力によって、また、エアシリンダチューブ１１１側方のポート１５２ｂ、または１５１ｂからエアシリンダピストンヘッド１１２を後退させるためのエアが供給されている時は、このエア圧力とスプリング１２８の付勢力によりエアシリンダピストンヘッド１１２は図の左方へ後退し、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９が図の左方へ引かれ、塗料の通路を閉成する。
【００７１】
一方、ポート１５２ａまたは１５１ａからエアを供給し、エアシリンダチューブ１１１内部のエアシリンダピストンヘッド１１２の後方部分（図の左側）を加圧するとエアシリンダピストンヘッド１１２が（図の右方へ）前進し、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９が図の右方へ押され、塗料の通路が開放される。
【００７２】
エアシリンダ１５１、１５２に対するエアの供給は後述のソレノイドバルブにより制御され、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１の開閉は、独立して制御することができる。各バルブユニットの開閉制御の態様については後で詳述する。
【００７３】
次に、ピストン１０２により圧力室１０３ａ内の圧力を制御するための構造につき説明する。
【００７４】
ハウジング１０１の後端部には、サーボモータ１１４が取り付けられており、サーボモータ１１４の駆動軸はカップリング１１５を介してボールネジ１１７の後端部と結合されている。ボールネジ１１７はハウジング１０１とチャンバー１０３を結合しているシャフト１２６、１２６の中央位置にサポートユニット１１６を介して支持されている。
【００７５】
ボールネジ１１７の先端部には穴付きボルト１１９となっており、ピストン１０２の内部に切られたボールガイド１１８と螺合している。
【００７６】
以上の構造により、サーボモータ１１４によりボールネジ１１７を反時計廻りまたは時計廻りに回転させると、ピストン１０２が前進または後退し、これによりピストン１０２の頭部をチャンバー１０３の圧力室１０３ａ内に進入または脱出させ、圧力室１０３ａ内を加圧または減圧することができる。
【００７７】
なお、本実施例では、ピストン１０２位置は光ファイバセンサにより検出できるようにしてある。ピストン１０２の後端部にはセンサドグ１３６が紙面に垂直な方向に立設されている。そして、センサドグ１３６が通過する領域と光軸が交差するように光ファイバセンサの投光側および受光側の光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂが配置されている。光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂは、ファイバブラケット１３４および１３５を介してハウジング１０１にネジ止めなどにより固定されている。
【００７８】
また、ハウジング１０１には、不図示の光ファイバセンサアンプユニットを装着するための取付け金具１３８が装着されている。投光側および受光側の光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂはこの取付け金具１３８に装着された光ファイバセンサアンプユニットと接続され、同アンプユニットによって検出、および表示制御が行われる。この種のアンプユニットには、感度設定などの制御を行う操作手段などの他、光ファイバ間を通過するドグの検出状態を表示するＬＥＤインジケータなどが設けられており、アンプユニットをこのようにサーボガン１００に装着しておくことにより、アンプユニットのＬＥＤインジケータをピストン１０２の動作状態の表示器として機能させることができる。
【００７９】
また、光ファイバセンサの出力は、後述の制御において、ピストン１０２の初期位置の検出などに利用することもできる。
【００８０】
次に図２を参照して、本実施例の塗装システムの全体構成につき説明する。
【００８１】
図２において、図３で説明したサーボガン１００は、ロボットアーム２００のアーム先端に支持されている。ロボットアーム２００はたとえば３軸制御（たとえばテーブル回転２軸、アーム回転１軸）が可能な公知のロボットアーム２００である。また、塗装用途によっては走行式など駆動方式が異なるもの、軸数が異なるものなどを用いてもよい。
【００８２】
自動塗装処理は、ロボットアーム２００でサーボガン１００を操作し、塗装対象物（不図示）にサーボガン１００先端のディスペンサーチップ１８０を接触させるとともに、塗装対象物とサーボガン１００の間に相対移動を生じさせることによって行なう。このようにして、塗装対象物上に所定の塗料塗布パターンを形成することができる。このような塗装処理により、直線、曲線、文字、画像、塗り潰しなどの表現が可能となる。
【００８３】
ロボットアーム２００の制御、およびサーボガン１００の塗料充填および塗布に関する制御は、制御部９００によって行う。
【００８４】
制御部９００は、たとえばロボット操作盤３００およびＰＬＣ４００を用いて構成することができる。以下では、制御部９００をロボット操作盤３００およびＰＬＣ４００を用いて構成する例を示すが、もちろん制御部９００はロボットアーム２００の制御、およびサーボガン１００の塗料充填および塗布制御を行なう単一の制御手段により構成してもよい。
【００８５】
本実施例では、ロボットアーム２００の操作ないしプログラミングは、ロボット操作盤３００を介して行う。ロボット操作盤３００には、ロボットアーム２００を操作するための操作手段の他、たとえばファンクションキーなどを利用して構成したサーボガン１００の動作タイミングを指定するための操作手段が設けられる。
【００８６】
一方、サーボガン１００による塗装動作は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４００によって制御される。
【００８７】
本実施例では、ロボット操作盤３００により、ロボットアーム２００でアーム先端のサーボガン１００を動かし、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を対象物に接触させ、塗料を所定の塗布パターン（形状）に沿って塗布するようプログラミングする。
【００８８】
同時に、ロボット操作盤３００で、ディスペンサーチップ１８０先端を対象物に接触させて塗布を開始する、またディスペンサーチップ１８０先端を対象物から離して塗布を終了する、といった各タイミングでＰＬＣ４００がサーボガン１００による塗装動作を制御できるように、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１、およびアナログ出力基板３０２から制御信号を出力するようになっている。
【００８９】
本実施例では、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１は、吐出バルブＯＮ／ＯＦＦ信号、充填バルブＯＮ／ＯＦＦ信号、吸引信号、塗布信号、速度制御信号、および位置制御信号などの制御信号をＰＬＣ４００のＩ／Ｏ入力ポート４０３に対して出力する。
【００９０】
また、ロボット操作盤３００のアナログ出力基板３０２から、サーボ速度指令信号（電圧信号）をＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に対して出力する。
【００９１】
ＰＬＣ４００はＰＣ（パーソナルコンピュータ）４０２に、電源４０１、Ｉ／Ｏ入力ポート４０３、Ｉ／Ｏ出力ポート４０４、アナログ入力ポート４０５、および位置決めユニット４０６を組み合わせて構成されている。
【００９２】
また、ＰＬＣ４００のＩ／Ｏ出力ポート４０４から、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１に対して、ロボットアーム２００の３軸（ないしそれ以上の複数軸）制御を行うための所定の制御信号を入力することにより、ＰＬＣ４００側からロボット操作盤３００を介してロボットアーム２００の動作を制御することもできる。
【００９３】
以上のように制御部９００を構成することにより、たとえば、ロボット操作盤３００を用いて、サーボガン１００を操作するロボットアーム２００の動作、およびサーボガン１００の塗料の塗布開始、終了タイミングなどをプログラミングした後、ＰＬＣ４００側でそのプログラミングデータを記録し、後で再生する、すなわち、ＰＬＣ４００が記録したプログラミングデータに基づき、ロボット操作盤３００を介してロボットアーム２００の動作を制御するとともに、サーボガン１００の塗装動作を制御することにより、自動塗装処理を行うこともできる。
【００９４】
次に、サーボガン１００の塗装制御系についてさらに詳細に説明する。
【００９５】
上述のように、サーボガン１００には、塗料を加圧するための圧力室１０３ａが設けられ、ピストン１０２により圧力室１０３ａ内の塗料の圧力を制御することができる。
【００９６】
ピストン１０２は、サーボモータ１１４により駆動されるが、このサーボモータ１１４はサーボコントローラ４０７を介してＰＬＣ４００の位置決めユニット４０６により制御される。
【００９７】
圧力室１０３ａ内の塗料圧力は、圧力センサヘッド１９１により検出される。圧力センサヘッド１９１の検出状態は圧力センサユニット１９３でデジタル信号に変換され、Ｉ／Ｏ入力ポート４０３を介してＰＬＣ４００に入力される。
【００９８】
したがって、ＰＬＣ４００は、塗料塗布期間、あるいはサーボガン１００移動中の予圧（予備加圧）期間（後述）などにおいて、圧力センサヘッド１９１から得られる検出値に基づき、圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定値になるよう、サーボモータ１１４を介してピストン１０２の位置を制御することによりフィードバック制御することができる。
【００９９】
また、サーボガン１００には、圧力室１０３ａに対して塗料を充填する充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１が設けられる。これら充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の開閉はそれぞれエアシリンダユニット１５２、および１５１により制御される。
【０１００】
このエアシリンダユニット１５２、および１５１の駆動は、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１によりそれぞれ制御される。充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１と、エアシリンダユニット１５２、および１５１は、エアシリンダピストンヘッド１１２の前進および後退をそれぞれ制御するエア配管により接続される。
【０１０１】
これら充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１は、ＰＬＣ４００のＩ／Ｏ出力ポート４０４の信号により制御される。
【０１０２】
このような構成により、ＰＬＣ４００は、塗装シーケンスの進行に応じて、充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の開き、また閉じるよう、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１を介してエア供給を制御する。
【０１０３】
エアシリンダユニット１５２、および１５１の駆動に必要なエアは不図示の外部のコンプレッサなどから吸入ポート５０１を介して供給される。吸入ポート５０１の直後の配管には微粒子、油分、水分などの異物を除去するためのミストセパレータ５０２が配置される。
【０１０４】
なお、本実施例では、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１は、エアシリンダユニット１５２、および１５１のエアシリンダピストンヘッド１１２の前進および後退を２ポート式で制御するように図示してあるが、これらソレノイドバルブ／エアシリンダユニットのポート構成は図示の態様に限定されるものではない。
【０１０５】
サーボガン１００に供給される塗料は粘度不均一や固化などを防止するため、密閉型タンク７００に収容し、撹拌機６００により常時、撹拌する。撹拌機６００としてはマグネチックスターラのような任意の撹拌方式のものを用いることができる。
【０１０６】
密閉型タンク７００の内部は、上記のミストセパレータ５０２を経て、さらに精密レギュレータ５０４を介して流量を一定に制御されたエアにより予備加圧する。
【０１０７】
密閉型タンク７００の内の塗料にはナイロン製などの塗料チューブ７０１の一端が浸漬され、この塗料チューブ７０１の他端は充填側バルブユニット１４２吸入ポート１４２ａに接続される。
【０１０８】
塗料は顔料を、たとえば、ホワイトガソリン、アルコール、シンナーなど各種の溶媒に溶いたもので、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１先端まで毛細管現象によって到達できるものであれば任意の組成の塗料を用いることができる。
【０１０９】
塗料チューブ７０１の中間部には、塗料の流量を一定に制御するためのエアオペレギュレータ１９２が配置される。エアオペレギュレータ１９２には、上記ミストセパレータ５０２を経て、さらに精密レギュレータ５０３を介して流量を一定に制御された制御エアが供給される。このようにして、サーボガン１００への塗料の供給流量が一定に制御される。
【０１１０】
さらに、本実施例では、サーボガン１００の塗布軌跡を追従するように動作するＣＣＤカメラ８００をサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載する。ＣＣＤカメラ８００を塔載するための構造については、図４および図５により後述する。
【０１１１】
ＣＣＤカメラ８００の画像信号出力は、ＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に入力される。前述の画像処理部９０３は、アナログ入力ポート４０５の入力画像を処理する不図示のハードウェア回路、あるいはＰＬＣ４００の画像処理プログラムにより構成されるものとする。
【０１１２】
なお、上記の塗料およびエア系の配管（チューブ）、ないし配線はサヤ管艤装部７００ａによって束ねられ、サーボガン１００まで配管される。
【０１１３】
ここで、図４および図５にＣＣＤカメラ８００をサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載し、また、サーボガン１００の塗布動作に追従させるべく変位させるための構造の一例を示す。
【０１１４】
上述のように構成されたサーボガン１００は、略Ｌ字型の断面構造を有するツールブラケット１００１上にブラケット１００２を介して、たとえばボルト止め（１００２ａ）などの方法で固定される。サーボガン１００の先端には、上述の塗布体１８１を有するディスペンサーチップ１８０が装着されている。
【０１１５】
ＣＣＤカメラ８００は、マウント１００４上に照明８０１とともに固定されている。マウント１００４は、Ｌ型支持具１００４ａを介してアーム１００３に固着されている。アーム１００３は金属カラー１０１６を介してシャフト１００６に溶接ないし接着などの方法で固着されている。
【０１１６】
シャフト１００６は、ＣＣＤカメラ８００の揺動中心であり、サーボガン１００の塗布手段であるディスペンサーチップ１８０のほぼ中心を通る直線に一致するようベアリングホルダーセット１０１２、１０１３により回動自在に軸支される。
【０１１７】
このような構成により、ＣＣＤカメラ８００を、サーボガン１００の塗布手段であるディスペンサーチップ１８０のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持し、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンを撮影するようサーボモータ（下記の１００８）によりＣＣＤカメラ８００の撮影光軸を、上記回動位置のいずれかに移動させることができる。
【０１１８】
これにより、塗料の塗布方向に応じて、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンを撮影する追従位置へＣＣＤカメラ８００が移動するよう追従動作させることができ、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンの形成状態を接触塗布動作にフィードバックすることができる。
【０１１９】
シャフト１００６の両端は、ベアリングホルダーセット１０１２、１０１３の外側でベアリングナット１０１４、１０１４により抜け止め固定される。後端のベアリングホルダーセット１０１２はツールブラケット１００１後端に設けられたザグリ穴内部に固定され、前端のベアリングホルダーセット１０１３は、ツールブラケット１００１と固定された不図示の支持部材に支持されるものとする。
【０１２０】
シャフト１００６中央には平歯車１０１０が固着されており、この平歯車１０１０はサーボモータ１００８により駆動される平歯車１００９と噛合している。サーボモータ１００８は取り付け金具１００ａを介してツールブラケット１００１上に固定され、平歯車１００９、１０１０はギアカバー１００７内に収容されている。
【０１２１】
図４および図５に実線で示したＣＣＤカメラ８００の揺動位置は、たとえばホームポジションで、この揺動位置は、光センサや磁気センサなどから成る近接センサ１０１５により検出される。
【０１２２】
図５に一点鎖線８００ａで示すものは、上記のシャフト１００６を中心とするＣＣＤカメラ８００の撮影光軸の回動軌跡である。ＣＣＤカメラ８００は、上記ホームポジションを中心に、たとえば図示の±１２０度の範囲内をサーボモータ１００８の駆動によって旋回でき、また任意の位置で停止できるものとする。
【０１２３】
図５の紙面内のいずれの方向にもサーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画操作されるものとすれば、ＣＣＤカメラ８００は、好ましくは全ての描画直後の塗料の塗布軌跡を撮影できるよう構成すべきで、この撮影条件を満足するよう、上記のＣＣＤカメラ８００の旋回範囲ないしＣＣＤカメラ８００の撮影画角を選択する。
【０１２４】
なお、図４において符号１９１は上述の圧力センサヘッドを示す。また、図５に示されたＵ字型の金具１０２０は補強およびＣＣＤカメラ８００の旋回ガイドとして機能する構造部材である。
【０１２５】
ＣＣＤカメラ８００は、たとえば１秒間に数ないし数１０フレームの画像を撮影できるもので、ＣＣＤカメラ８００出力する画像信号は上述のようにＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に入力される。ただし、ＣＣＤカメラ８００の出力する画像信号がＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの静止画／動画のデータ形式でＰＬＣ４００に入力される構成であってもよい。
【０１２６】
また、ＣＣＤカメラ８００の姿勢を制御／決定するサーボモータ１００８の駆動制御情報は、たとえばＰＬＣ４００のサーボコントローラ４０７（図２）から不図示の経路で供給されるか、ロボット制御盤３０１を経由してロボットアームの制御信号の１つとして供給されるものとする。当然ながらサーボモータ１００８は、入力された駆動制御情報にしたがって、平歯車１００９、１０１０を介してシャフト１００６を回動させ、入力された駆動制御情報の指定する回動位置にＣＣＤカメラ８００を回動させることができるよう構成されているものとする。
【０１２７】
次に、以上の構成における自動塗装（自動塗布）動作につき説明する。ここでは、図６〜図８により、サーボガン１００の基本制御（下位レベルの制御）を説明し、続いて図１０〜図１２によりＣＣＤカメラ８００の撮影画像を用いて行なう塗布（描画）制御（上位レベルの制御）につき説明する
図６〜図８に上記構成において実施される自動塗装制御の基本部分、特に下位レベルに属する塗料の供給制御を主に示す。ここでは、ロボットアーム２００の制御によりサーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせる、あるいはさらに塗装対象物に沿い、所期の塗装パターンに応じて移動させる、塗装対象物から離間させ、待機（休止）位置まで移動させる、といったロボットアーム２００側の制御について公知であるものとして説明を省略する。
【０１２８】
図６〜図８に示した制御手順は、たとえば図２の制御部９００が実行する自動塗装制御プログラムとして制御部９００の記憶手段に格納することができる。たとえば、図２において、ＰＬＣ４００がロボットアーム２００の動作と、サーボガン１００による塗装動作を含む全体を制御する場合には、後述の制御手順はＰＬＣ４００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶手段（不図示）に格納することができる。
【０１２９】
図６の充填手順は、圧力室１０３ａに塗料を充填する充填処理の制御手順の流れを示している。図６の充填手順は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物から離間している間、あるいはロボットアーム２００によりサーボガン１００が所定の休止／待機位置などに移動されている、といった非塗布期間の任意のタイミングにおいて実施することができる。
【０１３０】
図６の充填処理を実行する際、撹拌機６００を駆動しておき、密閉型タンク７００を撹拌するとともに、各ソレノイドバルブ１６１、１６２、エアオペレギュレータ１９２などの動作が可能となるよう、不図示のコンプレッサなどから吸入ポート５０１に所定圧力のエアを供給する（後述の吐出／塗布処理などにおいても同様）。
【０１３１】
図６のステップＳ３０１では、まず吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１、およびエアシリンダユニット１５１を介して吐出側バルブユニット１４１を閉成（ＯＦＦ）し、ステップＳ３０２では、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、およびエアシリンダユニット１５２を介して充填側バルブユニット１４２を開放（ＯＮ）する。
【０１３２】
なお、上述の説明より各ソレノイドバルブ１６１、１６２、各エアシリンダユニット１５１、１５２および各バルブユニット１４１、１４２の動作は自明であるから、以下では煩雑さを避けるため単に充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１の動作についてのみ言及する。
【０１３３】
ステップＳ３０２およびＳ３０３では、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介してピストン１０２を図３左方の初期位置まで移動させる。この時、充填側バルブユニット１４２が開、吐出側バルブユニット１４１が閉の状態であるから、このピストン１０２の初期位置への移動により、圧力室１０３ａ内に塗料が充填される。
【０１３４】
塗料は、密閉型タンク７００から塗料チューブ７０１を経て、前述のように吸入ポート１４２ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４２ｂ〜塗料パス１４２ｃ（以上充填側バルブユニット１４２）〜塗料パス１０３ｂ〜圧力室１０３ａへと続く経路で充填される。
【０１３５】
ピストン１０２の現在位置は、サーボモータ１１４のエンコーダの出力を監視することにより、あるいは光ファイバセンサの出力を監視することにより検出する。
【０１３６】
ステップＳ３０２でピストン１０２が所定の初期位置まで後退したことを検出すると、ステップＳ３０４に移行し、充填側バルブユニット１４２を閉成（ＯＦＦ）する。
【０１３７】
続いて、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７においては、充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を閉成した状態で圧力室１０３ａ内の塗料を所定の圧力に予圧（予備加圧）する。
【０１３８】
ステップＳ３０５では、圧力センサヘッド１９１、圧力センサユニット１９３を介して圧力室１０３ａ内の塗料圧力を検出し、同圧力値が所定の予圧目標値に（ほぼ）等しいか否かを検出する。
【０１３９】
ステップＳ３０５で圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定の予圧目標値より高ければ、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介して、ステップＳ３０６においてピストン１０２を後退させ、所定の予圧目標値より低ければ、ステップＳ３０７においてピストン１０２を前進させる。
【０１４０】
なお、上述の説明よりサーボモータ１１４、ボールネジ１１７およびピストン１０２の動作は自明であるから、以下では煩雑さを避けるため単にピストン１０２の動作についてのみ言及する。
【０１４１】
ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の予圧調整処理は、ステップＳ３０８で充填処理の終了を検出するまで続行される。
【０１４２】
ステップＳ３０８で検出される充填処理の終了は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物に触れる、あるいは塗装対象物まで移動された、などのように塗装処理を開始する条件が成立することを検出することなどにより判定することができる。
【０１４３】
図６のようにして、非塗布期間中にピストン１０２を初期位置に移動して圧力室１０３ａ内に所定容量の塗料を充填するとともに、さらに、充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を閉成した状態で圧力室１０３ａ内の塗料を所定の予圧圧力に調節することができる。このように非塗布期間中に圧力室１０３ａ内の塗料圧力を所定の予圧値に調節しておくことにより、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせた直後から、所期の塗料圧力でディスペンサーチップ１８０に塗料を供給することができ、効率良く塗料の塗布を行うことができる。
【０１４４】
図７は、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせて行う塗布（吐出）処理の流れを示している。図７の塗布（吐出）処理は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせた（あるいは塗装対象物近傍に近接させた）時点から開始することができる。
【０１４５】
図７のステップＳ４０１では、まず充填側バルブユニット１４２を閉成（ＯＦＦ）とし、ステップＳ４０２では、吐出側バルブユニット１４１を開放（ＯＮ）する。この各バルブユニットの状態は、ステップＳ４０６で塗布処理の終了が検出されるまで保持される。
【０１４６】
これにより、圧力室１０３ａより下流の塗料の供給経路、すなわち塗料パス１０３ｃ（以上チャンバー１０３）〜塗料パス１４１ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４１ｂ〜塗料パス１４１ｃ（以上吐出側バルブユニット１４１）〜塗料パス１０３ｄ〜ノズルポート１０３ｅ（以上チャンバー１０３前部）〜ディスペンサーチップ１８０と続く供給経路が形成される。
【０１４７】
ステップＳ４０３では、圧力センサヘッド１９１、圧力センサユニット１９３を介して圧力室１０３ａ内の塗料圧力を検出し、同圧力値が所定の目標値に（ほぼ）等しいか否かを検出する。この塗布時の圧力目標値は、先の予圧目標値と同じでもよいし、諸条件により先の予圧目標値よりも高く、あるいは低く設定しておくことができる。
【０１４８】
ステップＳ４０３で圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定の予圧目標値より高ければ、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介して、ステップＳ４０４においてピストン１０２を後退させ、所定の予圧目標値より低ければ、ステップＳ４０５においてピストン１０２を前進させる。
【０１４９】
このようにして、塗布処理において、圧力室１０３ａ内の塗料圧力を、所定の圧力目標値になるようフィードバック制御し、塗料がディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１から垂れ落ちるような不都合を生じることなく、また、塗料供給不足に起因するかすれや塗布ムラなどの不都合を生じることなく、塗料を塗布することができる。
【０１５０】
すなわち、ディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１から塗装対象物に塗布されて消費される量に応じて減圧していく分だけピストン１０２を前進させることができ、また、ピストン１０２が前進しすぎるなどして塗料圧力が高くなりすぎた場合はピストン１０２を後退させることができる。また、このようなフィードバック制御により、あるいはサーボガン１００の姿勢などによって発生しうる塗料圧力のバラツキを補償することができ、ディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１直前の圧力が塗料塗布に適したほぼ一定の圧力に制御することができる。
【０１５１】
ステップＳ４０６では、塗布（吐出）処理の終了を検出する。塗布（吐出）処理の終了は、ディスペンサーチップ１８０により、塗装対象物に所定のパターンを描き終り、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物から離間させる、といった条件の検出により判定することができる。塗布（吐出）処理の終了を検出した場合にはステップＳ４０７で吐出側バルブユニット１４１を閉成（ＯＦＦ）し、塗布（吐出）処理全体を終了する。塗布（吐出）処理が終了した場合には、たとえば、直ちに図６の充填処理に移行することができる。
【０１５２】
以上のようにして、塗料の塗布中、チャンバー１０３の圧力室１０３ａ内の塗料圧力を所定の目標値に近づけるよう制御する、すなわち、圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定範囲内となるよう制御することができ、これによりディスペンサーチップ１８０から塗料が垂れ落ちるのを防止でき、作業環境や被塗布物の不要な部分を汚染することなく、前記被塗布物に前記塗布液を塗布することができる。またディスペンサーチップ１８０に対して一定の塗料供給量で塗料を供給できるため、直線、曲線、文字、画像、塗り潰しなどの表現を高精度に行なうことができる。
【０１５３】
図８は、自動塗装制御、特に下位部分の制御のおおまかな流れを示している。図８の処理は、図示のように、ステップＳ５０１で行う塗布（吐出）区間か否かの判定に応じて、ステップＳ５０２の塗布（吐出）処理（図７）、またはステップＳ５０３の充填処理（図６）を行なうものである。ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の処理は、ステップＳ５０４で自動塗装処理全体の終了を検出するまで続行される。
【０１５４】
ステップＳ５０１の塗布（吐出）区間か否かの判定は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物に触れた、あるいは塗装対象物近傍まで移動された、などの条件を検出することにより行うことができる。
【０１５５】
また、ステップＳ５０４の自動塗装処理全体の終了判定は、塗装対象物に全ての塗装パターンを描き終ったことを検出することにより行うことができる。
【０１５６】
図８に示したように、充填処理を塗装対象物に塗料を塗布する塗布時以外の非塗布期間において行なうことにより、効率よくサーボガン１００のチャンバー１０３に塗料を充填（補給）することができる。
【０１５７】
一方、図１０〜図１２は、制御部９００が実行する、より上位の描画制御の流れを示している。図６〜図８に示した下位のルーチンは、図１０〜図１２に示す制御の流れに応じて必要に応じて呼び出される。図１０〜図１２の制御は、制御部９００が実行するプログラムとしてＰＬＣ４００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶手段（不図示）に格納することができる。
【０１５８】
図１０〜図１２の説明において、描画プログラム（９０１：図１）はたとえば前述の図９に示したようなベクター表現を基本とするデータ表現を用いて構成されているものとする。前述の通り図９に示したようなデータ表現は、あくまでも一例に過ぎない。
【０１５９】
図１０は、描画プログラムを実行する制御部９００が、描画の方向転換を検出し、ＣＣＤカメラ８００を描画に追従させる制御を示している。
【０１６０】
図１０のステップＳ６０１では、不図示のＨＤＤやメモリ上に展開されている描画プログラム（９０１）から描画コマンドＣＭＤｎ（図９）を１つ取り出す。描画プログラム（９０１）はリンクトリストのような格納形式で記憶されており、プログラム上ステップＳ６０１では、前回取り出した描画コマンドＣＭＤｎ−１の次の描画コマンドＣＭＤｎが取り出されるよう構成されているものとする。
【０１６１】
ステップＳ６０２では、取り出した描画コマンドＣＭＤｎを解析し、該描画コマンドの実行によって描画方向に方向転換が生じるか否かを判定する。図９に示したように、描画コマンドＣＭＤｎはベクター表現であり、移動方向に関する情報を含んでおり、前回実行した描画コマンドＣＭＤｎ−１と比較すれば今回の描画コマンドＣＭＤｎの実行で描画方向に方向転換が生じるか否かを判定することができる。このとき前述のように描画コマンドＣＭＤｎに始点Ｐｎ〜終点Ｐｎ＋１への方向の情報や、方向転換フラグが格納されている場合には、これらを用いて描画方向に方向転換が生じるか否かを容易に判定することができる。
【０１６２】
ステップＳ６０２で方向転換が生じないと判定した場合には、後述のステップＳ６０４で、描画制御を行う。ステップＳ６０２からステップＳ６０４に移行した場合には、従前のＣＣＤカメラ８００の旋回位置、および描画制御条件（ステップＳ６０４、図１１ないし図１２参照）が用いられる。
【０１６３】
ステップＳ６０２で描画コマンドＣＭＤｎの実行により描画方向に方向転換が生じると判定した場合には、ステップＳ６０３でＣＣＤカメラ８００の追従位置を計算する。ＣＣＤカメラ８００は、図４、図５に示した通り、サーボモータ１００８を介して、ディスペンサーチップ１８０の中心に一致した旋回軸廻りのたとえば１２０°＋１２０°の範囲を旋回し任意の位置で停止させることができる。
【０１６４】
描画コマンドＣＭＤｎから、ロボットアーム２００により操作されるディスペンサーチップ１８０の移動方向が演算できるから、このステップＳ６０３では、ＣＣＤカメラ８００の旋回位置として、ディスペンサーチップ１８０の移動方向とは１８０°異なる旋回位置を選択すればよい。なお、図５のような構成では、ＣＣＤカメラ８００はディスペンサーチップ１８０を中心とする３６０°の範囲を旋回できないから、ディスペンサーチップ１８０の移動方向と１８０°異なる旋回位置を選択できない場合は、ＣＣＤカメラ８００の画角の範囲内にディスペンサーチップ１８０の形成する塗布軌跡を捉えられる最適な位置をＣＣＤカメラ８００の旋回位置として選択するものとする。
【０１６５】
ステップＳ６０５では、ロボットアーム２００を制御して、描画の方向転換を行う。同時に、サーボモータ１００８を制御して、ステップＳ６０３で計算した旋回位置（追従位置）にＣＣＤカメラ８００を旋回させ、ステップＳ６０４の描画制御に移る。
【０１６６】
ステップＳ６０４の描画制御では、描画コマンドＣＭＤｎに格納された始点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）、終点Ｐｎ＋１（Ｘｎ＋１，Ｙｎ＋１，Ｚｎ＋１）などに関する情報、線幅ｗｉ、および濃度ｄｉの目標値に関する情報、あるいはさらに筆圧などの目標値に関する情報など基づき、前述の下位レベルの塗布制御を実行しつつ、ロボットアーム２００を制御することにより、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０で描画コマンドＣＭＤｎで表現された描画動作を行なわせる。
【０１６７】
また、ステップＳ６０４の描画制御では、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報を用いて図１１ないし図１２に示すような描画制御呼び出して実行させることができる。
【０１６８】
図１１の描画制御は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画する塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう制御するもの（一定線幅制御）、また、図１２の描画制御は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画する塗布パターンの塗料濃度幅が一定の目標値に一致するよう制御するものである（一定濃度制御）。
【０１６９】
図１１の一定線幅制御は、描画を実行している間、行なわれる。すなわち、図１１のステップＳ７０１では、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を被塗布物に接触させ、塗料の塗布による描画を行っているか否かを判定し、描画中の場合のみ、ステップＳ７０３以降の処理を実行する。描画中ではない場合は、この一定線幅制御を呼び出した描画ルーチン（ステップＳ６０４）に復帰する（ステップＳ７０２）。
【０１７０】
ステップＳ７０１で描画中の場合、ステップＳ７０３で、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報から現在の塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）を取得する。この線幅ｗ（実際値）の取得は、画像処理部９０３（図１）により行わせる。
【０１７１】
続いてステップＳ７０４において、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉと等しい（あるいは一定の範囲内でほぼ等しい）か否かを判定する。ステップＳ７０４が肯定された場合には、それ以上、線幅制御を実行することなく、元の描画ルーチンに復帰する（ステップＳ７０７）。
【０１７２】
また、ステップＳ７０４で、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉよりも小さい場合にはステップＳ７０５へ、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉよりも大きい場合にはステップＳ７０６へそれぞれ分岐する。
【０１７３】
ステップＳ７０５では、現在の線幅ｗがより大きくなるよう描画制御を行なう（線幅拡大制御）。また、ステップＳ７０６では、現在の線幅ｗがより小さくなるよう描画制御を行なう（線幅縮小制御）。
【０１７４】
これら線幅拡大制御（Ｓ７０５）、線幅縮小制御（Ｓ７０６）には種々の手法が考えられる。
【０１７５】
たとえば、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１が上述のようなある程度柔軟性を有する材質である場合には、被塗布物にディスペンサーチップ１８０を押し付ける圧力（筆圧）により、塗布される線幅を変更できる。そこで、この場合には、線幅拡大制御（Ｓ７０５）では、ディスペンサーチップ１８０の筆圧を増大させ、線幅縮小制御（Ｓ７０６）では、ディスペンサーチップ１８０の筆圧を減少させる制御を行なうことにより、それぞれのステップの所期の線幅調節制御を実行することができる。ディスペンサーチップ１８０の筆圧は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を保持するサーボガン１００と被塗布物の距離を調節することにより制御することができる。
【０１７６】
また、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１先端の断面形状が矩形である、などの場合には、描画方向に対するディスペンサーチップ１８０先端の軸廻りの回動角度を調節することにより、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御する（一定線幅制御）ことができる。また、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１の長さが一端から他端に向かうにしたがって変更されているような構造では、ディスペンサーチップ１８０の傾斜角度を調節することによっても、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御する（一定線幅制御）ことができる。ただし、これらの制御では、図４および図５の構造にしたがう限り、ＣＣＤカメラの撮影範囲が変動するから、ディスペンサーチップ１８０の軸廻りの回動角度や、傾斜角度を調節する場合は、これらの調節量に応じてＣＣＤカメラの旋回位置を補正する制御を行う。
【０１７７】
なお、上記の筆圧や、ディスペンサーチップ１８０の軸廻りの回動角度や、傾斜角度などの制御量にはおのずと限界が存在する。たとえば、筆圧が過大であれば、ディスペンサーチップ１８０やサーボガン１００、ロボットアーム２００、あるいはこれらを結合する機構、そして塗装対象物などを破損する可能性があるし、上記回動角度や、傾斜角度がある範囲を超えると塗布が不能になる可能性もある。そこで、これらサーボガン１００やロボットアーム２００の動作に関する制御量がある限界値に達している場合には、それ以上のフィードバック制御を行わないよう制限し、あるいはさらにユーザに対して音や光の発生（当然ながら音源とスピーカー、表示器などを用いる）によって警告情報を発生するようにしてもよい。このようにして、機構の破損などを防止するとともに、ユーザに異常が発生していることを報知することができる。
【０１７８】
以上のように、図１１の一定線幅制御を行うことにより、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に（ほぼ）一致するよう制御することができる。
【０１７９】
一方、図１２の一定濃度制御の全体の流れは、図１１の制御とほぼ同等である。図１２では、図１１と同等のステップには同一のステップ番号を用いている。
【０１８０】
図１２の一定濃度制御も、描画を実行している間、行なわれる。すなわち、図１２のステップＳ７０１では、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を被塗布物に接触させ、塗料の塗布による描画を行っているか否かを判定し、描画中の場合のみ、ステップＳ８０３以降の処理を実行する。描画中ではない場合は、この一定濃度制御を呼び出した描画ルーチン（ステップＳ６０４）に復帰する（ステップＳ７０２）。
【０１８１】
ステップＳ７０１で描画中の場合、ステップＳ８０３で、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報から現在の塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）を取得する。この濃度ｄ（実際値）の取得は、画像処理部９０３（図１）により行わせる。
【０１８２】
続いてステップＳ８０４において、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉと等しい（あるいは一定の範囲内でほぼ等しい）か否かを判定する。ステップＳ８０４が肯定された場合には、それ以上、濃度制御を実行することなく、元の描画ルーチンに復帰する（ステップＳ８０７）。
【０１８３】
また、ステップＳ８０４で、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉよりも小さい場合にはステップＳ８０５へ、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉよりも大きい場合にはステップＳ８０６へそれぞれ分岐する。
【０１８４】
ステップＳ８０５では、現在の濃度ｄがより大きくなるよう描画制御を行なう（濃度増加制御）。また、ステップＳ８０６では、現在の濃度ｄがより小さくなるよう描画制御を行なう（濃度減少制御）。
【０１８５】
これら濃度増加制御（Ｓ８０５）、濃度減少制御（Ｓ８０６）には種々の手法が考えられるが、たとえば、上述のように圧力センサヘッド１９１を介してフィードバック制御されているサーボガン１００のチャンバー１０３の圧力室１０３ａ内の塗料圧力の目標値を変更することにより、ディスペンサーチップ１８０に対する塗料の供給量を微小な範囲内で増加ないし減少させることにより行うことができる。
【０１８６】
もちろん、この塗料の供給量の調節は、上述の通り、ディスペンサーチップ１８０から余分の塗料が垂れ落ちない程度の範囲内で行う必要があるから、特に、濃度増加（ステップＳ８０５）のステップには、既に塗料圧力が塗料が垂れ落ちない範囲の限界に達している場合はそれ以上の塗料の供給量増加を行なわないような制限ルーチンを組み込んでおく必要がある。あるいはさらに、この制限ルーチンが起動される場合は、多くの場合、システムの所期の作動条件を満足しないようなエラーが発生している可能性が高いから、ユーザに対して音や光の発生によって警告情報を発生するようにしてもよい。
【０１８７】
以上のように、図１２の一定濃度制御を行うことにより、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、塗布パターンの濃度が一定の目標値に（ほぼ）一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御することができる。
【０１８８】
以上、図１１および図１２により、一定線幅制御、および一定濃度制御を独立した制御手順として図示したが、もちろんこれらの制御を両方とも実行することもできる。その場合、たとえば、図１２のステップＳ８０３〜Ｓ８０６で構成されるルーチンを図７のステップＳ７０７の直前に挿入することが考えられる。
【０１８９】
以上のようにして、本実施例では、ロボットアーム２００により操作されるサーボガン１００の塗布軌跡を追跡するように変位するＣＣＤカメラ８００で、サーボガン１００の塗布軌跡を撮影する。そして、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、接触塗布状態に関する情報、すなわち前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報、たとえば線幅や濃度に関する情報を検出し、ロボットアーム２００およびサーボガン１００の動作をフィードバック制御することにより、所期の塗布条件にしたがって、高精度かつ高品位な接触塗布動作を実行することができる。
【０１９０】
以上では、描画プログラムを実行する制御部９００が、描画の方向転換を検出し、ＣＣＤカメラ８００を描画に追従させる例を示した。しかしながら、ＣＣＤカメラ８００の姿勢制御を行なう制御手段は、ロボットアーム２００側に設けられていてもよい。この場合は、制御部９００からロボットアーム２００に送信される指令を解析し、ロボットアーム先端の移動方向の方向転換を検出して、ＣＣＤカメラ８００の姿勢を制御する制御回路をロボットアーム２００に塔載しておけばよい。
【０１９１】
なお、以上では、被塗布物（塗布対象物）に塗布する塗布液として塗料を一例とし、接触塗布により被塗布物（塗布対象物）に塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示した。しかしながら、上記構成は、塗布液が塗料以外の場合、たとえば任意の薬液などであっても同様に適用できるのはいうまでもない。その場合、上記の「塗料」を「塗布液」、「塗装対象物」を「被塗布物」、「塗装」を「塗布」、などと適宜読みかえれば上記の説明はそのまま塗料以外の塗布液を用いる場合にも通用する。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明を採用した塗布装置の構成を概念的に示したブロック図である。
【図２】本発明を採用した塗布装置のシステム構成を示した説明図である。
【図３】本発明を採用した塗布装置のサーボガンの構成を示した断面図である。
【図４】本発明を採用した塗布装置のサーボガンおよびＣＣＤカメラ廻りの構成を示した断面図である。
【図５】本発明を採用した塗布装置のサーボガンおよびＣＣＤカメラ廻りの構成を示した正面図である。
【図６】本発明を採用した塗布装置における塗布液充填制御の流れを示したフローチャート図である。
【図７】本発明を採用した塗布装置における塗布制御の流れを示したフローチャート図である。
【図８】本発明を採用した塗布装置における自動塗布制御の流れを示したフローチャート図である。
【図９】本発明を採用した塗布装置における描画コマンドの構成を示した説明図である。
【図１０】本発明を採用した塗布装置における描画制御の流れを示したフローチャート図である。
【図１１】図１０の描画制御における一定線幅制御の流れを示したフローチャート図である。
【図１２】図１０の描画制御における一定濃度制御の流れを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１００ サーボガン
１０１ ハウジング
１０２ ピストン
１０３ チャンバー
１０４ パッキン押エ
１０７、１０７ パッキン押エ
１０８、１０８ 盲蓋
１０９、１０９ ニードルバルブ
１１０、１１０ シャフト
１１１ エアシリンダチューブ
１１２ エアシリンダピストンヘッド
１１３ エアシリンダヘッドカバー
１１４ サーボモータ
１１５ カップリング
１１７ ボールネジ
１１８ ボールガイド
１１９ 穴付きボルト
１２０ パッキンセット
１２１ パッキンセット
１２３〜１２５ Ｏリング
１２６ シャフト
１２７ エアシリンダシャフト
１２８ スプリング
１３４オヨビ１３５ ファイバブラケット
１３６ センサドグ
１３８ａ、１３８ｂ 光ファイバ
１４１ 吐出側バルブユニット
１４２ 充填側バルブユニット
１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂ ポート
１５２、１５１ エアシリンダユニット
１６１ 吐出バルブ用ソレノイドバルブ
１６２ 充填バルブ用ソレノイドバルブ
１８０ ディスペンサーチップ
１８１ 塗布体
１９１ 圧力センサヘッド
１９２ エアオペレギュレータ
１９３ 圧力センサユニット
２００ ロボットアーム
３００ ロボット操作盤
３０１ Ｉ／Ｏ入出力基板
３０２ アナログ出力基板
４００ ＰＬＣ
４０１ 電源
４０２ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
４０３ Ｉ／Ｏ入力ポート
４０４ Ｉ／Ｏ出力ポート
４０５ アナログ入力ポート
４０６ 位置決メユニット
４０７ サーボコントローラ
５０１ 吸入ポート
５０２ ミストセパレータ
５０３、５０４ 精密レギュレータ
６００ 撹拌機
７００ 密閉型タンク
７０１ 塗料チューブ
８００ ＣＣＤカメラ
８０１ 照明
９００ 制御部
９０１ 描画プログラム
９０３ 画像処理部
１００１ ツールブラケット
１００２ ブラケット
１００３ アーム
１００６ シャフト
１００７ ギアカバー
１００８ サーボモータ
１００９、１０１０ 平歯車
１０１２、１０１３ ベアリングホルダーセット
１０１５ 近接センサ
１０１６ 金属カラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段と、前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段とを用いる自動塗布システム、および自動塗布システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装ロボットのような自動塗装システムが知られている。塗装ロボットの場合、スプレーガンをロボットハンドで操作し、所期の塗装結果が得られるようあらかじめプログラムした経路で対象物に沿って移動させつつ、コンプレッサなどから得られる加圧エアを用いて塗料をスプレーガンのノズルから噴射させる構造が用いられている。
【０００３】
従来の塗装ロボットのような自動塗装システムでは、上記のようなスプレーないしエアブラシ式の塗装ヘッドが多いが、塗装の形態や仕様、使用したい塗料や対象物の特性によっては必ずしもスプレーないしエアブラシ式の塗装ヘッドが適しているとは限らない。
【０００４】
たとえば、手塗りの場合には、筆や刷毛（ブラシ）、フェルトペンのチップのような含浸体を塗料の塗布体として用いて行なういわゆる接触塗装の手法がある。このような接触塗装の手法は、直線や曲線、あるいは文字などのパターンを表現する場合に必要とされ、
また、塗装領域と、非塗装領域とが明確に区画されるような形態で塗料が塗布される必要がある場合にも適している。さらに、このような接触塗装の手法には、塗布体先端の形状や固さ、大きさ（太さ）などを選択することにより多彩な表現が可能であり、またマスキングなどを行わなくても塗装が可能である、などの利点がある。
【０００５】
また、上記のような接触塗装の手法では、筆や刷毛のような塗布体に塗料を付けながら手塗り作業を行なうだけではなく、塗料を収容し、加圧により（あるいは重力によって）塗料を先端の塗布体に供給するようにした塗布用具（たとえば下記の特許文献１）を利用することも考えられる。
【特許文献１】特開平１１−３３２６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の自動塗装システムでは、上述のような含浸体を塗料の塗布体に用いた接触塗装手法による塗装作業を自動的に行うものが殆ど知られていない。
【０００７】
たとえば、上述の特許文献１に記載されるような塗布用具（ディスペンサー）を汎用のロボットハンドで移動させ、塗料を塗布することも考えられるが、塗装面積が大きい場合には、塗布用具の塗料容量によっては塗布用具を多数回交換したり、あるいは塗料を補充したりする必要があって、作業の中断が多くなったり、コスト高になる、などの問題を生じる。また、重力によって塗料を塗布体に供給する構成の塗布用具では、用具の姿勢によっては塗料供給不足が生じてかすれが起きたりする問題がある。
【０００８】
大きな塗装面積に対応でき、また安定した塗布を行えるようにするには、ロボットハンドで操作する塗装ヘッド（ないしディスペンサー）に筆や刷毛（ブラシ）、フェルトペンのチップのような塗料の塗布体を装着し、外部の塗料タンクから塗料を供給するような構成が適していると考えられる。
【０００９】
しかしながら、従来では、このような塗布体を用いた接触塗装を行なう自動塗装システムが殆んど存在せず、塗料が漏れたり垂れたりすることなく、安定して塗料を塗装ヘッドの塗布体に供給でき、高精度かつ高品位な塗装を行うに充分な洗練された構造については殆ど知られていなかった。
【００１０】
特に、この種の接触塗装手法による自動塗装システムでは、マスキングなどを行うことなく、線や文字、図形などのパターンを接触塗布によって形成することが求められる、と考えられる。そして、用途によっては、極めて高精度かつ高品位に塗布パターンを形成することが要求されるかもしれない。
【００１１】
たとえば数ｍｍなら数ｍｍ、数ｃｍなら数ｃｍといった線幅（等幅あるいは可変幅）で、極めて小さな誤差をもって接触塗布を行うことが求められる可能性がある。また、塗布濃度についても、色ムラなどを生じることなく、均一な塗布濃度で塗布パターンを形成することが要求される可能性がある。
【００１２】
従来では、このように高精度に接触塗布を制御し、高品位な仕上がりを得られる自動塗装（自動塗布）システムは殆ど存在しなかった。
【００１３】
なお、以上では、塗装対象物へ塗布される塗布液として塗料を考えたが、塗布される塗布液が薬液など他の液体である場合にも上記の問題は共通する。たとえば、塗料に限らず、液状の物質を対象物に付着させる手法として、治療用、表面処理用など種々の薬液を対象物に付着させる技術が必要とされている。そして、用いられる液状物質、あるいは対象物の特性によっては、たとえばスプレーないしエアブラシ式の方式のような手法は必ずしも適しておらず、上述のような接触塗装の手法の方がより好ましい用途、場面も少なくないと考えられる。
【００１４】
本発明の課題は、以上の事情に鑑み、高精度かつ高品位な接触塗布を行える自動塗布システムおよび自動塗布システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明においては、自動塗布システムおよび自動塗布システムの制御方法において、
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置をロボットアームで操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせ、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着された撮影手段により前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理を行い、該塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御する構成を採用した。
【００１６】
このような構成により、前記撮影手段で前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、前記撮影手段の撮影した画像データの画像処理を介して、塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報、たとえば線幅や濃度に関する情報を接触塗布状態に関する情報として取得し、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作を制御し、所期の接触塗布動作を実行する。
【００１７】
また、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記撮影手段が移動するよう追従動作させることにより前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンの形成状態を接触塗布動作にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成により、本発明によれば、被塗布物上の形成直後の塗布液の塗布パターンの形成状態を撮影手段で撮影し、該塗布液の塗布パターンの形成状態に関する情報を接触塗布動作にフィードバックすることができ、これにより、所期の塗布条件にしたがって、高精度かつ高品位な接触塗布動作を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明を実施するための最良の形態の一例として、接触塗布を行う塗装ヘッドをロボットアームで操作し、塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示す。すなわち、以下では、被塗布物（塗布対象物）に塗布する塗布液として塗料を一例とし、接触塗布により被塗布物（塗布対象物）に塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示す。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明を採用した自動塗装システムの概要を示している。
【００２１】
図１において符号１００は塗料を接触塗布するサーボガンで、このサーボガン１００は、ロボットアーム２００により操作される。
【００２２】
サーボガン１００の詳細は後述するが、サーボガン１００の先端には、塗料の塗布体としてディスペンサーチップ１８０が装着されている。ディスペンサーチップ１８０は、塗料が浸透可能なフェルト様の含浸体（軟質多孔質体）から形成された塗布体チップを有し、図１では不図示の経路より塗料がディスペンサーチップ１８０に対して供給される。
【００２３】
このサーボガン１００をロボットアーム２００により操作し、ディスペンサーチップ１８０を被塗布物（塗装対象）に接触させた状態で移動することにより、被塗布物上に塗布パターンを形成する。
【００２４】
ロボットアーム２００の操作は、制御部９００により制御する。塗布パターンの形状により、被塗布物上に線、文字、画像などを塗料で表現することができる。このように、被塗布物上で塗布パターンは、線、文字、画像など任意の表現となるが、以下では便宜上、塗料の塗布パターン（塗布軌跡）の形成動作を「描画」とも称する。
【００２５】
この描画処理は、制御部９００がロボットアーム２００の制御に同期してサーボガン１００の動作を制御することにより行なわれる。こうして行なわれる描画、すなわち塗布パターンの形成は、制御部９００が描画プログラム９０１に沿ってロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作を制御することにより行なわれる。ロボットアーム２００、およびサーボガン１００は制御部９００によりインターフェース９０２を介して制御される。
【００２６】
さらに、本実施例では、実際の塗布パターンの形成状態を検出し、検出した塗布パターンの形成状態に関する情報をロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作にフィードバックすることにより、所期の条件で塗布パターンを形成できるようにするための制御機構を設けている。
【００２７】
本実施例では、このために、撮影手段としてＣＣＤカメラ８００を設けサーボガン１００の形成する塗布パターンを追尾（追従）するようにＣＣＤカメラ８００を制御する。後述の例では、ＣＣＤカメラ８００はサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載され、後述の駆動機構を介してサーボガン１００の形成する塗布パターンを追尾（追従）する姿勢をとるよう制御される。
【００２８】
ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像は画像処理部９０３で画像解析される。画像処理部９０３は、専用のハードウェアを用いて構成するか、あるいは制御部９００のソフトウェアにより構成することができる。画像処理部９０３は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像から、サーボガン１００による塗布パターンの形成状態に関する情報、特に後述の例では塗布された塗料の線幅、濃度などの情報を抽出する。
【００２９】
この画像処理部９０３による画像解析は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像中から、塗布パターンとそれ以外の領域、すなわち塗布領域と非塗布領域を識別することを基本とするもので、この基本部分は公知の画像認識処理を利用して行うことができる。そして、塗布領域を非塗布領域から識別することができれば、ＣＣＤカメラ８００の構成や撮影条件からあらかじめ既知である撮影倍率、サーボガン１００の描画方向などに基づき、サーボガン１００が描画した線幅（ｗ）に関する情報を検出することができる。また、塗布領域を非塗布領域から識別することができれば、塗布領域内側の濃度（ｄ）に関する情報を検出することができる。
【００３０】
そして、制御部９００は、画像処理部９０３が出力するサーボガン１００が描画した線幅や濃度に関する情報に基づき、ロボットアーム２００、およびサーボガン１００の動作を制御することにより、描画プログラム９０１に基づく所期の条件、たとえば所期の線幅、ないし濃度により高精度に、高品位な塗布パターンを形成することができる。
【００３１】
ここで、図９により、制御部９００が実行する描画プログラム９０１の一例を説明しておく。この例は、あくまでも一例に過ぎず、また、本実施例を簡潔に説明すべく特化された擬似的なものであって、実際にこの通りに描画プログラムが構成される必要はない。たとえば、描画コマンドや座標系は図９に示す以外にも等価な構成が多数考えられる。
【００３２】
図９の描画プログラムは、描画コマンドＣＭＤ１、ＣＭＤ２、ＣＭＤ３…ＣＭＤｎ、ＣＭＤｎ＋１…により構成されている。ここでは、描画コマンドＣＭＤｎは、始点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）から終点Ｐｎ＋１（Ｘｎ＋１，Ｙｎ＋１，Ｚｎ＋１）に至るベクターで表現されている。
【００３３】
なお、描画コマンドＣＭＤｎに含まれるベクター表現は、理論的にはたとえば始点Ｐｎと終点Ｐｎ＋１の座標値のみで足りるが、後述の描画処理中の計算負荷を低減するために、始点Ｐｎ〜終点Ｐｎ＋１への方向の情報を格納してもよい（たとえばｘｙ、ｘｚなどの２平面内における角度情報などにより表現される）。
【００３４】
あるいは、後述するように、本実施例で描画コマンドＣＭＤｎに関して描画方向の評価が必要になる場合、直前の描画コマンドＣＭＤｎ−１と、描画コマンドＣＭＤｎの間で描画方向に方向転換が生じたか否か（のみ）が問題となるので、あらかじめ描画プログラム作成時に直前の描画コマンドＣＭＤｎ−１と、描画コマンドＣＭＤｎの方向を比較し、方向転換が方向転換が生じたか否かのフラグ情報、すなわち、方向転換フラグを生成して描画コマンドＣＭＤｎ内に格納しておくことにしてもよい。このような構成によって、さらに描画処理中の計算負荷を低減することができる。
【００３５】
なお、曲線は長さのごく短いベクターに相当する描画コマンドの集合として近似的に表現することができるが、曲線を表現するための他の描画コマンド形式を用意しておくこととしてもよい。
【００３６】
また、本実施例では、１つの描画コマンドＣＭＤｎには、描画（塗布パターン形成）を制御するパラメータとして、少なくとも、線幅ｗｉ、および濃度ｄｉの目標値に関する情報、あるいはさらに筆圧などの目標値に関する情報などが含まれるものとする。ここで筆圧目標値は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を保持するサーボガン１００と、被塗布物の距離などによって表現される。
【００３７】
したがって、描画プログラムは、多数の上記描画コマンドＣＭＤ１、ＣＭＤ２、ＣＭＤ３…ＣＭＤｎ、ＣＭＤｎ＋１…の各々を特定の格納形式でメモリやＨＤＤなどの記憶装置上に配置することにより構成される。
【００３８】
ここで、図２に図１の自動塗装システムの構成例を、また、図３に図２におけるサーボガン１００の基本構成の例をより具体的に示す。
【００３９】
図２は本発明を採用した自動塗装システムの全体構成を、図３は図２の自動塗装システムにおいて、ロボットアーム２００で操作される塗装ヘッドとしてのサーボガン１００の構成を詳細に示している。以下では、まず図３によりサーボガン１００の基本構成を説明し、続いて同サーボガン１００を用いた図２の自動塗装システムについて述べる。
【００４０】
図３はサーボガン１００要部の断面構造を示している。
【００４１】
図３のサーボガン１００は、ハウジング１０１を有し、このハウジング１０１の先端にシャフト１２６、１２６を介して塗料供給および塗装加圧を制御するチャンバー１０３が固定されている。ハウジング１０１、およびチャンバー１０３はたとえば金属材料からの削り出しやダイキャスト成型により構成される。
【００４２】
チャンバー１０３の後部には、所定径（φ１０程度）圧力室１０３ａが穿孔されている。この圧力室１０３ａは後述のピストン１０２が内部を同軸的に摺動可能な円筒断面形状を有するシリンダ室として機能する。
【００４３】
圧力室１０３ａの前方（図の右側）には、後述の充填側バルブユニット１４２から塗料を供給するための塗料パス１０３ｂが、また、側方には後述の吐出側バルブユニット１４１へ塗料を吐出するための塗料パス１０３ｃが穿孔されている。
【００４４】
圧力室１０３ａの後端部にはパッキンセット１２０がパッキン押え１０４により固定されており、パッキンセット１２０内部には後述のサーボモータ１１４で駆動されるピストン１０２の先端が挿入され、パッキンセット１２０で密閉された状態でピストン１０２が摺動することにより圧力室１０３ａ内部の圧力を調節するようになっている。
【００４５】
圧力室１０３ａ内部の塗料圧力は、圧力センサヘッド１９１により検出される。圧力センサヘッド１９１は、そのプローブ（不図示）が圧力室１０３ａ内部の圧力に晒されるよう、チャンバー１０３に装着される。圧力センサヘッド１９１の圧力検出方式は、薄ゲージ式、半導体ストレインゲージ式、圧電式など任意である。
【００４６】
チャンバー１０３前方部分には、チャンバー側方の吐出側バルブユニット１４１から吐出される塗料を通過させる塗料パス１０３ｄが穿孔されている。塗料パス１０３ｄはチャンバー１０３先端部分のノズルポート１０３ｅへと連通している。
【００４７】
なお、塗料パス１４１ｃと１０３ｄ、塗料パス１４２ｃと１０３ｂなどの接合部には、必要に応じてＯリング１２３、１２３…が配置される。
【００４８】
ノズルポート１０３ｅには、塗料の塗布手段として、ディスペンサーチップ１８０が装着されている。ディスペンサーチップ１８０は略チューブ状の構造で、後端部に螺合などによりノズルポート１０３ｅと結合する結合部を有し、ノズルポート１０３ｅから先端の塗布体１８１に塗料を供給する。
【００４９】
塗布体１８１は塗料の塗布手段の要部を構成するもので、たとえば用途に応じて種々の毛の長さや硬度、密度などが調製されたブラシ、フェルトペンやマーカーなどの文房具で用いられるペン先に採用されているような塗料が浸透可能なフェルト様の含浸体（軟質多孔質体）から形成された塗布体チップを用いることができる。なお、塗布体１８１は、後述のようにして圧力調整された上、供給される塗料を塗装対象物と接触するその先端へと伝えることができる構造であればどのような構造であってもよい。また、塗布体１８１の塗料の浸透（伝達）特性によって、後述のようにして調節される塗料の供給圧力を制御すべきであることはいうまでもない。
【００５０】
次に、塗料を圧力室１０３ａに充填し、また、圧力室１０３ａからディスペンサーチップ１８０へと供給（吐出）する充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の構造につき説明する。
【００５１】
ここでは、各バルブユニット１４２、１４１に共通する構造については同時に説明する。本実施例では、各バルブユニット１４２、１４１はほぼ共通する構造を有する共通部品として形成されており、一部の充填側ないし吐出側のいずれかとして用いるに際し、不要な開口を盲蓋などにより密閉する仕様としている。このような構成により、コストダウンが可能となる。
【００５２】
充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１はいずれも内部にニードルバルブ１０９、１０９を有し、このニードルバルブ１０９、１０９の開閉を各バルブユニット後方に配置されたエアシリンダユニット１５２、１５１により制御することにより、塗料の通過をオン／オフ制御するよう構成されている。
【００５３】
ニードルバルブ１０９、１０９は、それぞれ後方のシャフト部分よりも直径が大きな頭部を有し、これら頭部の後端に斜面が切られている。このニードルバルブ１０９、１０９頭部後端の斜面は、充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１内部の開口１４２ｂ、１４１ｂの斜面と対向しており、ニードルバルブ１０９、１０９と各開口１４２ｂ、１４１ｂを離間させるか、あるいは密着させるかによって、塗料の通過を制御することができる。
【００５４】
各バルブユニット１４２、１４１の開口１４２ｂ、１４１ｂの前方は、それぞれニードルバルブ１０９、１０９の上記頭部を収容できる内径に前方から穿孔することにより形成される。開口１４２ｂ、１４１ｂの前部はＯリング１２２、１２２を介して盲蓋１０８、１０８によって密閉されている。また、開口１４２ｂ、１４１ｂの後方部分はそれよりも狭い内径で各バルブユニット１４２、１４１の後端のパッキンセット１２１、１２１が装着された大径部分まで貫通している。パッキンセット１２１、１２１が装着される開口の大径部分は各バルブユニット１４２、１４１の後方（図の左側）から穿孔される。
【００５５】
パッキンセット１２１、１２１はパッキン押え１０７、１０７により固定されている。パッキンセット１２１、１２１内部には、先端がそれぞれニードルバルブ１０９、１０９と結合されたシャフト１１０、１１０が貫通している。このような構成により、パッキンセット１２１、１２１によって密閉された状態で後述のエアシリンダユニット１５２、１５１によりシャフト１１０、１１０を介してニードルバルブ１０９、１０９を操作することができる。
【００５６】
次に充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１内の塗料パスにつき説明する。
【００５７】
充填側バルブユニット１４２の側方には、吸入ポート１４２ａが穿孔されている。吸入ポート１４２ａから内部へ続く通路は、貫通孔として形成されており、充填側バルブユニット１４２内部の開口１４２ｂと交差して連通するとともに、他端の開口はチャンバー１０３の外壁により閉鎖されている。吸入ポート１４２ａには、後述のタンクからの塗料を供給するホースが接続される。
【００５８】
吐出側バルブユニット１４１にも上記同様の貫通孔の構造（１４１ａ）が設けられているが、充填側バルブユニット１４２の吸入ポート１４２ａに相当する開口は盲蓋１４１ａ’により閉鎖されており、同貫通孔の構造（１４１ａ）のうち、吐出側バルブユニット１４１内部の開口１４１ｂと、チャンバー１０３側方に穿孔された塗料パス１０３ｃを連絡する部分のみが塗料の通路として機能するようになっている。
【００５９】
充填側バルブユニット１４２の開口１４２ｂの前方の大径部分には塗料パス１４２ｃが穿孔されており、チャンバー１０３側方に穿孔された塗料パス１０３ｂと連絡している。塗料パス１０３ｂは、チャンバー１０３の圧力室１０３ａと連通している。
【００６０】
塗料パス１４２ｃと同様の貫通孔は吐出側バルブユニット１４１の側にも同じ位置、同じ構造で設けられており、この貫通孔は塗料パス１４１ｃとして機能する。塗料パス１４１ｃは、吐出側バルブユニット１４１の開口１４１ｂの前方の大径部分とチャンバー１０３の塗料パス１０３ｄを連絡している。
【００６１】
上記の構造における塗料の供給経路を要約すると次のようになる。すなわち、図３の構造における塗料の供給経路は、吸入ポート１４２ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４２ｂ〜塗料パス１４２ｃ（以上充填側バルブユニット１４２）〜塗料パス１０３ｂ〜圧力室１０３ａと続く。また、圧力室１０３ａより下流の塗料の供給経路は、塗料パス１０３ｃ（以上チャンバー１０３）〜塗料パス１４１ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４１ｂ〜塗料パス１４１ｃ（以上吐出側バルブユニット１４１）〜塗料パス１０３ｄ〜ノズルポート１０３ｅ（以上チャンバー１０３前部）〜ディスペンサーチップ１８０と続く。
【００６２】
なお、上記のうち、塗料供給手段として機能する圧力室１０３ａから、塗装対象物に塗料を塗布する塗料塗布手段として機能するディスペンサーチップ１８０までの直線距離は、水頭圧を考慮して、サーボガン１００の姿勢をどのように制御しても塗料がディスペンサーチップ１８０から垂れ落ちない程度の長さ、たとえばほぼ３０ｃｍ以内程度、より好ましくは１０ｃｍ以内程度とする。ただし、この圧力室１０３ａ〜ディスペンサーチップ１８０までの塗料の経路の全長については、塗料の粘度などに応じて当業者が適宜の設計変更を行うことができるのはいうまでもない。
【００６３】
また、ピストン１０２を図３左方の初期位置まで後退させた時に得られる、塗料供給手段として機能する圧力室１０３ａの最大の塗料保持量は、上記と同じ条件、すなわち、サーボガン１００の姿勢をどのように制御しても塗料がディスペンサーチップ１８０から垂れ落ちない程度の容量、たとえばほぼ５０ｃｃ以内程度、より好ましくは５ｃｃ以内程度とする。ただし、この圧力室１０３ａの塗料保持容量については、塗料の粘度などに応じて当業者が適宜の設計変更を行うことができるのはいうまでもない。
【００６４】
充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９、１０９の開閉は、シャフト１１０、１１０を介してエアシリンダユニット１５２、１５１によりそれぞれ操作される。
【００６５】
エアシリンダユニット１５２、１５１の構造は共通であり、それぞれ外殻としてのエアシリンダチューブ１１１を有する。エアシリンダチューブ１１１はビス止めなどによりチャンバー１０３の側方に固定される。
【００６６】
エアシリンダチューブ１１１の内部にはエアシリンダシャフト１２７が図の左右方向に摺動可能に支持されている。エアシリンダシャフト１２７の前方部分（図の右側）は、Ｏリング１２４を介してエアシリンダチューブ１１１により支持されている。
【００６７】
エアシリンダシャフト１２７の前端部は、スタッドボルトおよびナットなどを介し充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を操作するシャフト１１０と結合されている。
【００６８】
また、エアシリンダシャフト１２７の後端部（図の左側）には、エアシリンダピストンヘッド１１２が固定されており、エアシリンダピストンヘッド１１２は図の左方へスプリング１２８で付勢されている。エアシリンダチューブ１１１の後端部（図の左側）は、Ｏリング１２５を介してエアシリンダヘッドカバー１１３により密閉されている。
【００６９】
エアシリンダピストンヘッド１１２を前進させるためのエアは、エアシリンダヘッドカバー１１３に設けられたポート１５１ａ、または１５２ａからエアシリンダチューブ１１１内部に送り込まれる。
【００７０】
エアが供給されていない時はスプリング１２８の付勢力によって、また、エアシリンダチューブ１１１側方のポート１５２ｂ、または１５１ｂからエアシリンダピストンヘッド１１２を後退させるためのエアが供給されている時は、このエア圧力とスプリング１２８の付勢力によりエアシリンダピストンヘッド１１２は図の左方へ後退し、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９が図の左方へ引かれ、塗料の通路を閉成する。
【００７１】
一方、ポート１５２ａまたは１５１ａからエアを供給し、エアシリンダチューブ１１１内部のエアシリンダピストンヘッド１１２の後方部分（図の左側）を加圧するとエアシリンダピストンヘッド１１２が（図の右方へ）前進し、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１のニードルバルブ１０９が図の右方へ押され、塗料の通路が開放される。
【００７２】
エアシリンダ１５１、１５２に対するエアの供給は後述のソレノイドバルブにより制御され、充填側バルブユニット１４２または吐出側バルブユニット１４１の開閉は、独立して制御することができる。各バルブユニットの開閉制御の態様については後で詳述する。
【００７３】
次に、ピストン１０２により圧力室１０３ａ内の圧力を制御するための構造につき説明する。
【００７４】
ハウジング１０１の後端部には、サーボモータ１１４が取り付けられており、サーボモータ１１４の駆動軸はカップリング１１５を介してボールネジ１１７の後端部と結合されている。ボールネジ１１７はハウジング１０１とチャンバー１０３を結合しているシャフト１２６、１２６の中央位置にサポートユニット１１６を介して支持されている。
【００７５】
ボールネジ１１７の先端部には穴付きボルト１１９となっており、ピストン１０２の内部に切られたボールガイド１１８と螺合している。
【００７６】
以上の構造により、サーボモータ１１４によりボールネジ１１７を反時計廻りまたは時計廻りに回転させると、ピストン１０２が前進または後退し、これによりピストン１０２の頭部をチャンバー１０３の圧力室１０３ａ内に進入または脱出させ、圧力室１０３ａ内を加圧または減圧することができる。
【００７７】
なお、本実施例では、ピストン１０２位置は光ファイバセンサにより検出できるようにしてある。ピストン１０２の後端部にはセンサドグ１３６が紙面に垂直な方向に立設されている。そして、センサドグ１３６が通過する領域と光軸が交差するように光ファイバセンサの投光側および受光側の光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂが配置されている。光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂは、ファイバブラケット１３４および１３５を介してハウジング１０１にネジ止めなどにより固定されている。
【００７８】
また、ハウジング１０１には、不図示の光ファイバセンサアンプユニットを装着するための取付け金具１３８が装着されている。投光側および受光側の光ファイバ１３８ａ、および１３８ｂはこの取付け金具１３８に装着された光ファイバセンサアンプユニットと接続され、同アンプユニットによって検出、および表示制御が行われる。この種のアンプユニットには、感度設定などの制御を行う操作手段などの他、光ファイバ間を通過するドグの検出状態を表示するＬＥＤインジケータなどが設けられており、アンプユニットをこのようにサーボガン１００に装着しておくことにより、アンプユニットのＬＥＤインジケータをピストン１０２の動作状態の表示器として機能させることができる。
【００７９】
また、光ファイバセンサの出力は、後述の制御において、ピストン１０２の初期位置の検出などに利用することもできる。
【００８０】
次に図２を参照して、本実施例の塗装システムの全体構成につき説明する。
【００８１】
図２において、図３で説明したサーボガン１００は、ロボットアーム２００のアーム先端に支持されている。ロボットアーム２００はたとえば３軸制御（たとえばテーブル回転２軸、アーム回転１軸）が可能な公知のロボットアーム２００である。また、塗装用途によっては走行式など駆動方式が異なるもの、軸数が異なるものなどを用いてもよい。
【００８２】
自動塗装処理は、ロボットアーム２００でサーボガン１００を操作し、塗装対象物（不図示）にサーボガン１００先端のディスペンサーチップ１８０を接触させるとともに、塗装対象物とサーボガン１００の間に相対移動を生じさせることによって行なう。このようにして、塗装対象物上に所定の塗料塗布パターンを形成することができる。このような塗装処理により、直線、曲線、文字、画像、塗り潰しなどの表現が可能となる。
【００８３】
ロボットアーム２００の制御、およびサーボガン１００の塗料充填および塗布に関する制御は、制御部９００によって行う。
【００８４】
制御部９００は、たとえばロボット操作盤３００およびＰＬＣ４００を用いて構成することができる。以下では、制御部９００をロボット操作盤３００およびＰＬＣ４００を用いて構成する例を示すが、もちろん制御部９００はロボットアーム２００の制御、およびサーボガン１００の塗料充填および塗布制御を行なう単一の制御手段により構成してもよい。
【００８５】
本実施例では、ロボットアーム２００の操作ないしプログラミングは、ロボット操作盤３００を介して行う。ロボット操作盤３００には、ロボットアーム２００を操作するための操作手段の他、たとえばファンクションキーなどを利用して構成したサーボガン１００の動作タイミングを指定するための操作手段が設けられる。
【００８６】
一方、サーボガン１００による塗装動作は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４００によって制御される。
【００８７】
本実施例では、ロボット操作盤３００により、ロボットアーム２００でアーム先端のサーボガン１００を動かし、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を対象物に接触させ、塗料を所定の塗布パターン（形状）に沿って塗布するようプログラミングする。
【００８８】
同時に、ロボット操作盤３００で、ディスペンサーチップ１８０先端を対象物に接触させて塗布を開始する、またディスペンサーチップ１８０先端を対象物から離して塗布を終了する、といった各タイミングでＰＬＣ４００がサーボガン１００による塗装動作を制御できるように、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１、およびアナログ出力基板３０２から制御信号を出力するようになっている。
【００８９】
本実施例では、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１は、吐出バルブＯＮ／ＯＦＦ信号、充填バルブＯＮ／ＯＦＦ信号、吸引信号、塗布信号、速度制御信号、および位置制御信号などの制御信号をＰＬＣ４００のＩ／Ｏ入力ポート４０３に対して出力する。
【００９０】
また、ロボット操作盤３００のアナログ出力基板３０２から、サーボ速度指令信号（電圧信号）をＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に対して出力する。
【００９１】
ＰＬＣ４００はＰＣ（パーソナルコンピュータ）４０２に、電源４０１、Ｉ／Ｏ入力ポート４０３、Ｉ／Ｏ出力ポート４０４、アナログ入力ポート４０５、および位置決めユニット４０６を組み合わせて構成されている。
【００９２】
また、ＰＬＣ４００のＩ／Ｏ出力ポート４０４から、ロボット操作盤３００のＩ／Ｏ入出力基板３０１に対して、ロボットアーム２００の３軸（ないしそれ以上の複数軸）制御を行うための所定の制御信号を入力することにより、ＰＬＣ４００側からロボット操作盤３００を介してロボットアーム２００の動作を制御することもできる。
【００９３】
以上のように制御部９００を構成することにより、たとえば、ロボット操作盤３００を用いて、サーボガン１００を操作するロボットアーム２００の動作、およびサーボガン１００の塗料の塗布開始、終了タイミングなどをプログラミングした後、ＰＬＣ４００側でそのプログラミングデータを記録し、後で再生する、すなわち、ＰＬＣ４００が記録したプログラミングデータに基づき、ロボット操作盤３００を介してロボットアーム２００の動作を制御するとともに、サーボガン１００の塗装動作を制御することにより、自動塗装処理を行うこともできる。
【００９４】
次に、サーボガン１００の塗装制御系についてさらに詳細に説明する。
【００９５】
上述のように、サーボガン１００には、塗料を加圧するための圧力室１０３ａが設けられ、ピストン１０２により圧力室１０３ａ内の塗料の圧力を制御することができる。
【００９６】
ピストン１０２は、サーボモータ１１４により駆動されるが、このサーボモータ１１４はサーボコントローラ４０７を介してＰＬＣ４００の位置決めユニット４０６により制御される。
【００９７】
圧力室１０３ａ内の塗料圧力は、圧力センサヘッド１９１により検出される。圧力センサヘッド１９１の検出状態は圧力センサユニット１９３でデジタル信号に変換され、Ｉ／Ｏ入力ポート４０３を介してＰＬＣ４００に入力される。
【００９８】
したがって、ＰＬＣ４００は、塗料塗布期間、あるいはサーボガン１００移動中の予圧（予備加圧）期間（後述）などにおいて、圧力センサヘッド１９１から得られる検出値に基づき、圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定値になるよう、サーボモータ１１４を介してピストン１０２の位置を制御することによりフィードバック制御することができる。
【００９９】
また、サーボガン１００には、圧力室１０３ａに対して塗料を充填する充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１が設けられる。これら充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の開閉はそれぞれエアシリンダユニット１５２、および１５１により制御される。
【０１００】
このエアシリンダユニット１５２、および１５１の駆動は、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１によりそれぞれ制御される。充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１と、エアシリンダユニット１５２、および１５１は、エアシリンダピストンヘッド１１２の前進および後退をそれぞれ制御するエア配管により接続される。
【０１０１】
これら充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１は、ＰＬＣ４００のＩ／Ｏ出力ポート４０４の信号により制御される。
【０１０２】
このような構成により、ＰＬＣ４００は、塗装シーケンスの進行に応じて、充填側バルブユニット１４２、および吐出側バルブユニット１４１の開き、また閉じるよう、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１を介してエア供給を制御する。
【０１０３】
エアシリンダユニット１５２、および１５１の駆動に必要なエアは不図示の外部のコンプレッサなどから吸入ポート５０１を介して供給される。吸入ポート５０１の直後の配管には微粒子、油分、水分などの異物を除去するためのミストセパレータ５０２が配置される。
【０１０４】
なお、本実施例では、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、および吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１は、エアシリンダユニット１５２、および１５１のエアシリンダピストンヘッド１１２の前進および後退を２ポート式で制御するように図示してあるが、これらソレノイドバルブ／エアシリンダユニットのポート構成は図示の態様に限定されるものではない。
【０１０５】
サーボガン１００に供給される塗料は粘度不均一や固化などを防止するため、密閉型タンク７００に収容し、撹拌機６００により常時、撹拌する。撹拌機６００としてはマグネチックスターラのような任意の撹拌方式のものを用いることができる。
【０１０６】
密閉型タンク７００の内部は、上記のミストセパレータ５０２を経て、さらに精密レギュレータ５０４を介して流量を一定に制御されたエアにより予備加圧する。
【０１０７】
密閉型タンク７００の内の塗料にはナイロン製などの塗料チューブ７０１の一端が浸漬され、この塗料チューブ７０１の他端は充填側バルブユニット１４２吸入ポート１４２ａに接続される。
【０１０８】
塗料は顔料を、たとえば、ホワイトガソリン、アルコール、シンナーなど各種の溶媒に溶いたもので、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１先端まで毛細管現象によって到達できるものであれば任意の組成の塗料を用いることができる。
【０１０９】
塗料チューブ７０１の中間部には、塗料の流量を一定に制御するためのエアオペレギュレータ１９２が配置される。エアオペレギュレータ１９２には、上記ミストセパレータ５０２を経て、さらに精密レギュレータ５０３を介して流量を一定に制御された制御エアが供給される。このようにして、サーボガン１００への塗料の供給流量が一定に制御される。
【０１１０】
さらに、本実施例では、サーボガン１００の塗布軌跡を追従するように動作するＣＣＤカメラ８００をサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載する。ＣＣＤカメラ８００を塔載するための構造については、図４および図５により後述する。
【０１１１】
ＣＣＤカメラ８００の画像信号出力は、ＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に入力される。前述の画像処理部９０３は、アナログ入力ポート４０５の入力画像を処理する不図示のハードウェア回路、あるいはＰＬＣ４００の画像処理プログラムにより構成されるものとする。
【０１１２】
なお、上記の塗料およびエア系の配管（チューブ）、ないし配線はサヤ管艤装部７００ａによって束ねられ、サーボガン１００まで配管される。
【０１１３】
ここで、図４および図５にＣＣＤカメラ８００をサーボガン１００とともにロボットアーム２００に塔載し、また、サーボガン１００の塗布動作に追従させるべく変位させるための構造の一例を示す。
【０１１４】
上述のように構成されたサーボガン１００は、略Ｌ字型の断面構造を有するツールブラケット１００１上にブラケット１００２を介して、たとえばボルト止め（１００２ａ）などの方法で固定される。サーボガン１００の先端には、上述の塗布体１８１を有するディスペンサーチップ１８０が装着されている。
【０１１５】
ＣＣＤカメラ８００は、マウント１００４上に照明８０１とともに固定されている。マウント１００４は、Ｌ型支持具１００４ａを介してアーム１００３に固着されている。アーム１００３は金属カラー１０１６を介してシャフト１００６に溶接ないし接着などの方法で固着されている。
【０１１６】
シャフト１００６は、ＣＣＤカメラ８００の揺動中心であり、サーボガン１００の塗布手段であるディスペンサーチップ１８０のほぼ中心を通る直線に一致するようベアリングホルダーセット１０１２、１０１３により回動自在に軸支される。
【０１１７】
このような構成により、ＣＣＤカメラ８００を、サーボガン１００の塗布手段であるディスペンサーチップ１８０のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持し、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンを撮影するようサーボモータ（下記の１００８）によりＣＣＤカメラ８００の撮影光軸を、上記回動位置のいずれかに移動させることができる。
【０１１８】
これにより、塗料の塗布方向に応じて、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンを撮影する追従位置へＣＣＤカメラ８００が移動するよう追従動作させることができ、塗装対象物上の形成直後の塗料の塗布パターンの形成状態を接触塗布動作にフィードバックすることができる。
【０１１９】
シャフト１００６の両端は、ベアリングホルダーセット１０１２、１０１３の外側でベアリングナット１０１４、１０１４により抜け止め固定される。後端のベアリングホルダーセット１０１２はツールブラケット１００１後端に設けられたザグリ穴内部に固定され、前端のベアリングホルダーセット１０１３は、ツールブラケット１００１と固定された不図示の支持部材に支持されるものとする。
【０１２０】
シャフト１００６中央には平歯車１０１０が固着されており、この平歯車１０１０はサーボモータ１００８により駆動される平歯車１００９と噛合している。サーボモータ１００８は取り付け金具１００ａを介してツールブラケット１００１上に固定され、平歯車１００９、１０１０はギアカバー１００７内に収容されている。
【０１２１】
図４および図５に実線で示したＣＣＤカメラ８００の揺動位置は、たとえばホームポジションで、この揺動位置は、光センサや磁気センサなどから成る近接センサ１０１５により検出される。
【０１２２】
図５に一点鎖線８００ａで示すものは、上記のシャフト１００６を中心とするＣＣＤカメラ８００の撮影光軸の回動軌跡である。ＣＣＤカメラ８００は、上記ホームポジションを中心に、たとえば図示の±１２０度の範囲内をサーボモータ１００８の駆動によって旋回でき、また任意の位置で停止できるものとする。
【０１２３】
図５の紙面内のいずれの方向にもサーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画操作されるものとすれば、ＣＣＤカメラ８００は、好ましくは全ての描画直後の塗料の塗布軌跡を撮影できるよう構成すべきで、この撮影条件を満足するよう、上記のＣＣＤカメラ８００の旋回範囲ないしＣＣＤカメラ８００の撮影画角を選択する。
【０１２４】
なお、図４において符号１９１は上述の圧力センサヘッドを示す。また、図５に示されたＵ字型の金具１０２０は補強およびＣＣＤカメラ８００の旋回ガイドとして機能する構造部材である。
【０１２５】
ＣＣＤカメラ８００は、たとえば１秒間に数ないし数１０フレームの画像を撮影できるもので、ＣＣＤカメラ８００出力する画像信号は上述のようにＰＬＣ４００のアナログ入力ポート４０５に入力される。ただし、ＣＣＤカメラ８００の出力する画像信号がＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの静止画／動画のデータ形式でＰＬＣ４００に入力される構成であってもよい。
【０１２６】
また、ＣＣＤカメラ８００の姿勢を制御／決定するサーボモータ１００８の駆動制御情報は、たとえばＰＬＣ４００のサーボコントローラ４０７（図２）から不図示の経路で供給されるか、ロボット制御盤３０１を経由してロボットアームの制御信号の１つとして供給されるものとする。当然ながらサーボモータ１００８は、入力された駆動制御情報にしたがって、平歯車１００９、１０１０を介してシャフト１００６を回動させ、入力された駆動制御情報の指定する回動位置にＣＣＤカメラ８００を回動させることができるよう構成されているものとする。
【０１２７】
次に、以上の構成における自動塗装（自動塗布）動作につき説明する。ここでは、図６〜図８により、サーボガン１００の基本制御（下位レベルの制御）を説明し、続いて図１０〜図１２によりＣＣＤカメラ８００の撮影画像を用いて行なう塗布（描画）制御（上位レベルの制御）につき説明する
図６〜図８に上記構成において実施される自動塗装制御の基本部分、特に下位レベルに属する塗料の供給制御を主に示す。ここでは、ロボットアーム２００の制御によりサーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせる、あるいはさらに塗装対象物に沿い、所期の塗装パターンに応じて移動させる、塗装対象物から離間させ、待機（休止）位置まで移動させる、といったロボットアーム２００側の制御について公知であるものとして説明を省略する。
【０１２８】
図６〜図８に示した制御手順は、たとえば図２の制御部９００が実行する自動塗装制御プログラムとして制御部９００の記憶手段に格納することができる。たとえば、図２において、ＰＬＣ４００がロボットアーム２００の動作と、サーボガン１００による塗装動作を含む全体を制御する場合には、後述の制御手順はＰＬＣ４００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶手段（不図示）に格納することができる。
【０１２９】
図６の充填手順は、圧力室１０３ａに塗料を充填する充填処理の制御手順の流れを示している。図６の充填手順は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物から離間している間、あるいはロボットアーム２００によりサーボガン１００が所定の休止／待機位置などに移動されている、といった非塗布期間の任意のタイミングにおいて実施することができる。
【０１３０】
図６の充填処理を実行する際、撹拌機６００を駆動しておき、密閉型タンク７００を撹拌するとともに、各ソレノイドバルブ１６１、１６２、エアオペレギュレータ１９２などの動作が可能となるよう、不図示のコンプレッサなどから吸入ポート５０１に所定圧力のエアを供給する（後述の吐出／塗布処理などにおいても同様）。
【０１３１】
図６のステップＳ３０１では、まず吐出バルブ用ソレノイドバルブ１６１、およびエアシリンダユニット１５１を介して吐出側バルブユニット１４１を閉成（ＯＦＦ）し、ステップＳ３０２では、充填バルブ用ソレノイドバルブ１６２、およびエアシリンダユニット１５２を介して充填側バルブユニット１４２を開放（ＯＮ）する。
【０１３２】
なお、上述の説明より各ソレノイドバルブ１６１、１６２、各エアシリンダユニット１５１、１５２および各バルブユニット１４１、１４２の動作は自明であるから、以下では煩雑さを避けるため単に充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１の動作についてのみ言及する。
【０１３３】
ステップＳ３０２およびＳ３０３では、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介してピストン１０２を図３左方の初期位置まで移動させる。この時、充填側バルブユニット１４２が開、吐出側バルブユニット１４１が閉の状態であるから、このピストン１０２の初期位置への移動により、圧力室１０３ａ内に塗料が充填される。
【０１３４】
塗料は、密閉型タンク７００から塗料チューブ７０１を経て、前述のように吸入ポート１４２ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４２ｂ〜塗料パス１４２ｃ（以上充填側バルブユニット１４２）〜塗料パス１０３ｂ〜圧力室１０３ａへと続く経路で充填される。
【０１３５】
ピストン１０２の現在位置は、サーボモータ１１４のエンコーダの出力を監視することにより、あるいは光ファイバセンサの出力を監視することにより検出する。
【０１３６】
ステップＳ３０２でピストン１０２が所定の初期位置まで後退したことを検出すると、ステップＳ３０４に移行し、充填側バルブユニット１４２を閉成（ＯＦＦ）する。
【０１３７】
続いて、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７においては、充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を閉成した状態で圧力室１０３ａ内の塗料を所定の圧力に予圧（予備加圧）する。
【０１３８】
ステップＳ３０５では、圧力センサヘッド１９１、圧力センサユニット１９３を介して圧力室１０３ａ内の塗料圧力を検出し、同圧力値が所定の予圧目標値に（ほぼ）等しいか否かを検出する。
【０１３９】
ステップＳ３０５で圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定の予圧目標値より高ければ、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介して、ステップＳ３０６においてピストン１０２を後退させ、所定の予圧目標値より低ければ、ステップＳ３０７においてピストン１０２を前進させる。
【０１４０】
なお、上述の説明よりサーボモータ１１４、ボールネジ１１７およびピストン１０２の動作は自明であるから、以下では煩雑さを避けるため単にピストン１０２の動作についてのみ言及する。
【０１４１】
ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の予圧調整処理は、ステップＳ３０８で充填処理の終了を検出するまで続行される。
【０１４２】
ステップＳ３０８で検出される充填処理の終了は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物に触れる、あるいは塗装対象物まで移動された、などのように塗装処理を開始する条件が成立することを検出することなどにより判定することができる。
【０１４３】
図６のようにして、非塗布期間中にピストン１０２を初期位置に移動して圧力室１０３ａ内に所定容量の塗料を充填するとともに、さらに、充填側バルブユニット１４２および吐出側バルブユニット１４１を閉成した状態で圧力室１０３ａ内の塗料を所定の予圧圧力に調節することができる。このように非塗布期間中に圧力室１０３ａ内の塗料圧力を所定の予圧値に調節しておくことにより、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせた直後から、所期の塗料圧力でディスペンサーチップ１８０に塗料を供給することができ、効率良く塗料の塗布を行うことができる。
【０１４４】
図７は、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせて行う塗布（吐出）処理の流れを示している。図７の塗布（吐出）処理は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物に触れさせた（あるいは塗装対象物近傍に近接させた）時点から開始することができる。
【０１４５】
図７のステップＳ４０１では、まず充填側バルブユニット１４２を閉成（ＯＦＦ）とし、ステップＳ４０２では、吐出側バルブユニット１４１を開放（ＯＮ）する。この各バルブユニットの状態は、ステップＳ４０６で塗布処理の終了が検出されるまで保持される。
【０１４６】
これにより、圧力室１０３ａより下流の塗料の供給経路、すなわち塗料パス１０３ｃ（以上チャンバー１０３）〜塗料パス１４１ａ〜ニードルバルブ１０９〜開口１４１ｂ〜塗料パス１４１ｃ（以上吐出側バルブユニット１４１）〜塗料パス１０３ｄ〜ノズルポート１０３ｅ（以上チャンバー１０３前部）〜ディスペンサーチップ１８０と続く供給経路が形成される。
【０１４７】
ステップＳ４０３では、圧力センサヘッド１９１、圧力センサユニット１９３を介して圧力室１０３ａ内の塗料圧力を検出し、同圧力値が所定の目標値に（ほぼ）等しいか否かを検出する。この塗布時の圧力目標値は、先の予圧目標値と同じでもよいし、諸条件により先の予圧目標値よりも高く、あるいは低く設定しておくことができる。
【０１４８】
ステップＳ４０３で圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定の予圧目標値より高ければ、サーボモータ１１４およびボールネジ１１７を介して、ステップＳ４０４においてピストン１０２を後退させ、所定の予圧目標値より低ければ、ステップＳ４０５においてピストン１０２を前進させる。
【０１４９】
このようにして、塗布処理において、圧力室１０３ａ内の塗料圧力を、所定の圧力目標値になるようフィードバック制御し、塗料がディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１から垂れ落ちるような不都合を生じることなく、また、塗料供給不足に起因するかすれや塗布ムラなどの不都合を生じることなく、塗料を塗布することができる。
【０１５０】
すなわち、ディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１から塗装対象物に塗布されて消費される量に応じて減圧していく分だけピストン１０２を前進させることができ、また、ピストン１０２が前進しすぎるなどして塗料圧力が高くなりすぎた場合はピストン１０２を後退させることができる。また、このようなフィードバック制御により、あるいはサーボガン１００の姿勢などによって発生しうる塗料圧力のバラツキを補償することができ、ディスペンサーチップ１８０の先端の塗布体１８１直前の圧力が塗料塗布に適したほぼ一定の圧力に制御することができる。
【０１５１】
ステップＳ４０６では、塗布（吐出）処理の終了を検出する。塗布（吐出）処理の終了は、ディスペンサーチップ１８０により、塗装対象物に所定のパターンを描き終り、ディスペンサーチップ１８０を塗装対象物から離間させる、といった条件の検出により判定することができる。塗布（吐出）処理の終了を検出した場合にはステップＳ４０７で吐出側バルブユニット１４１を閉成（ＯＦＦ）し、塗布（吐出）処理全体を終了する。塗布（吐出）処理が終了した場合には、たとえば、直ちに図６の充填処理に移行することができる。
【０１５２】
以上のようにして、塗料の塗布中、チャンバー１０３の圧力室１０３ａ内の塗料圧力を所定の目標値に近づけるよう制御する、すなわち、圧力室１０３ａ内の塗料圧力が所定範囲内となるよう制御することができ、これによりディスペンサーチップ１８０から塗料が垂れ落ちるのを防止でき、作業環境や被塗布物の不要な部分を汚染することなく、前記被塗布物に前記塗布液を塗布することができる。またディスペンサーチップ１８０に対して一定の塗料供給量で塗料を供給できるため、直線、曲線、文字、画像、塗り潰しなどの表現を高精度に行なうことができる。
【０１５３】
図８は、自動塗装制御、特に下位部分の制御のおおまかな流れを示している。図８の処理は、図示のように、ステップＳ５０１で行う塗布（吐出）区間か否かの判定に応じて、ステップＳ５０２の塗布（吐出）処理（図７）、またはステップＳ５０３の充填処理（図６）を行なうものである。ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の処理は、ステップＳ５０４で自動塗装処理全体の終了を検出するまで続行される。
【０１５４】
ステップＳ５０１の塗布（吐出）区間か否かの判定は、たとえば、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が塗装対象物に触れた、あるいは塗装対象物近傍まで移動された、などの条件を検出することにより行うことができる。
【０１５５】
また、ステップＳ５０４の自動塗装処理全体の終了判定は、塗装対象物に全ての塗装パターンを描き終ったことを検出することにより行うことができる。
【０１５６】
図８に示したように、充填処理を塗装対象物に塗料を塗布する塗布時以外の非塗布期間において行なうことにより、効率よくサーボガン１００のチャンバー１０３に塗料を充填（補給）することができる。
【０１５７】
一方、図１０〜図１２は、制御部９００が実行する、より上位の描画制御の流れを示している。図６〜図８に示した下位のルーチンは、図１０〜図１２に示す制御の流れに応じて必要に応じて呼び出される。図１０〜図１２の制御は、制御部９００が実行するプログラムとしてＰＬＣ４００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶手段（不図示）に格納することができる。
【０１５８】
図１０〜図１２の説明において、描画プログラム（９０１：図１）はたとえば前述の図９に示したようなベクター表現を基本とするデータ表現を用いて構成されているものとする。前述の通り図９に示したようなデータ表現は、あくまでも一例に過ぎない。
【０１５９】
図１０は、描画プログラムを実行する制御部９００が、描画の方向転換を検出し、ＣＣＤカメラ８００を描画に追従させる制御を示している。
【０１６０】
図１０のステップＳ６０１では、不図示のＨＤＤやメモリ上に展開されている描画プログラム（９０１）から描画コマンドＣＭＤｎ（図９）を１つ取り出す。描画プログラム（９０１）はリンクトリストのような格納形式で記憶されており、プログラム上ステップＳ６０１では、前回取り出した描画コマンドＣＭＤｎ−１の次の描画コマンドＣＭＤｎが取り出されるよう構成されているものとする。
【０１６１】
ステップＳ６０２では、取り出した描画コマンドＣＭＤｎを解析し、該描画コマンドの実行によって描画方向に方向転換が生じるか否かを判定する。図９に示したように、描画コマンドＣＭＤｎはベクター表現であり、移動方向に関する情報を含んでおり、前回実行した描画コマンドＣＭＤｎ−１と比較すれば今回の描画コマンドＣＭＤｎの実行で描画方向に方向転換が生じるか否かを判定することができる。このとき前述のように描画コマンドＣＭＤｎに始点Ｐｎ〜終点Ｐｎ＋１への方向の情報や、方向転換フラグが格納されている場合には、これらを用いて描画方向に方向転換が生じるか否かを容易に判定することができる。
【０１６２】
ステップＳ６０２で方向転換が生じないと判定した場合には、後述のステップＳ６０４で、描画制御を行う。ステップＳ６０２からステップＳ６０４に移行した場合には、従前のＣＣＤカメラ８００の旋回位置、および描画制御条件（ステップＳ６０４、図１１ないし図１２参照）が用いられる。
【０１６３】
ステップＳ６０２で描画コマンドＣＭＤｎの実行により描画方向に方向転換が生じると判定した場合には、ステップＳ６０３でＣＣＤカメラ８００の追従位置を計算する。ＣＣＤカメラ８００は、図４、図５に示した通り、サーボモータ１００８を介して、ディスペンサーチップ１８０の中心に一致した旋回軸廻りのたとえば１２０°＋１２０°の範囲を旋回し任意の位置で停止させることができる。
【０１６４】
描画コマンドＣＭＤｎから、ロボットアーム２００により操作されるディスペンサーチップ１８０の移動方向が演算できるから、このステップＳ６０３では、ＣＣＤカメラ８００の旋回位置として、ディスペンサーチップ１８０の移動方向とは１８０°異なる旋回位置を選択すればよい。なお、図５のような構成では、ＣＣＤカメラ８００はディスペンサーチップ１８０を中心とする３６０°の範囲を旋回できないから、ディスペンサーチップ１８０の移動方向と１８０°異なる旋回位置を選択できない場合は、ＣＣＤカメラ８００の画角の範囲内にディスペンサーチップ１８０の形成する塗布軌跡を捉えられる最適な位置をＣＣＤカメラ８００の旋回位置として選択するものとする。
【０１６５】
ステップＳ６０５では、ロボットアーム２００を制御して、描画の方向転換を行う。同時に、サーボモータ１００８を制御して、ステップＳ６０３で計算した旋回位置（追従位置）にＣＣＤカメラ８００を旋回させ、ステップＳ６０４の描画制御に移る。
【０１６６】
ステップＳ６０４の描画制御では、描画コマンドＣＭＤｎに格納された始点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）、終点Ｐｎ＋１（Ｘｎ＋１，Ｙｎ＋１，Ｚｎ＋１）などに関する情報、線幅ｗｉ、および濃度ｄｉの目標値に関する情報、あるいはさらに筆圧などの目標値に関する情報など基づき、前述の下位レベルの塗布制御を実行しつつ、ロボットアーム２００を制御することにより、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０で描画コマンドＣＭＤｎで表現された描画動作を行なわせる。
【０１６７】
また、ステップＳ６０４の描画制御では、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報を用いて図１１ないし図１２に示すような描画制御呼び出して実行させることができる。
【０１６８】
図１１の描画制御は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画する塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう制御するもの（一定線幅制御）、また、図１２の描画制御は、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０が描画する塗布パターンの塗料濃度幅が一定の目標値に一致するよう制御するものである（一定濃度制御）。
【０１６９】
図１１の一定線幅制御は、描画を実行している間、行なわれる。すなわち、図１１のステップＳ７０１では、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を被塗布物に接触させ、塗料の塗布による描画を行っているか否かを判定し、描画中の場合のみ、ステップＳ７０３以降の処理を実行する。描画中ではない場合は、この一定線幅制御を呼び出した描画ルーチン（ステップＳ６０４）に復帰する（ステップＳ７０２）。
【０１７０】
ステップＳ７０１で描画中の場合、ステップＳ７０３で、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報から現在の塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）を取得する。この線幅ｗ（実際値）の取得は、画像処理部９０３（図１）により行わせる。
【０１７１】
続いてステップＳ７０４において、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉと等しい（あるいは一定の範囲内でほぼ等しい）か否かを判定する。ステップＳ７０４が肯定された場合には、それ以上、線幅制御を実行することなく、元の描画ルーチンに復帰する（ステップＳ７０７）。
【０１７２】
また、ステップＳ７０４で、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉよりも小さい場合にはステップＳ７０５へ、塗布軌跡の線幅ｗ（実際値）が線幅の目標値ｗｉよりも大きい場合にはステップＳ７０６へそれぞれ分岐する。
【０１７３】
ステップＳ７０５では、現在の線幅ｗがより大きくなるよう描画制御を行なう（線幅拡大制御）。また、ステップＳ７０６では、現在の線幅ｗがより小さくなるよう描画制御を行なう（線幅縮小制御）。
【０１７４】
これら線幅拡大制御（Ｓ７０５）、線幅縮小制御（Ｓ７０６）には種々の手法が考えられる。
【０１７５】
たとえば、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１が上述のようなある程度柔軟性を有する材質である場合には、被塗布物にディスペンサーチップ１８０を押し付ける圧力（筆圧）により、塗布される線幅を変更できる。そこで、この場合には、線幅拡大制御（Ｓ７０５）では、ディスペンサーチップ１８０の筆圧を増大させ、線幅縮小制御（Ｓ７０６）では、ディスペンサーチップ１８０の筆圧を減少させる制御を行なうことにより、それぞれのステップの所期の線幅調節制御を実行することができる。ディスペンサーチップ１８０の筆圧は、たとえば、ディスペンサーチップ１８０を保持するサーボガン１００と被塗布物の距離を調節することにより制御することができる。
【０１７６】
また、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１先端の断面形状が矩形である、などの場合には、描画方向に対するディスペンサーチップ１８０先端の軸廻りの回動角度を調節することにより、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御する（一定線幅制御）ことができる。また、ディスペンサーチップ１８０の塗布体１８１の長さが一端から他端に向かうにしたがって変更されているような構造では、ディスペンサーチップ１８０の傾斜角度を調節することによっても、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御する（一定線幅制御）ことができる。ただし、これらの制御では、図４および図５の構造にしたがう限り、ＣＣＤカメラの撮影範囲が変動するから、ディスペンサーチップ１８０の軸廻りの回動角度や、傾斜角度を調節する場合は、これらの調節量に応じてＣＣＤカメラの旋回位置を補正する制御を行う。
【０１７７】
なお、上記の筆圧や、ディスペンサーチップ１８０の軸廻りの回動角度や、傾斜角度などの制御量にはおのずと限界が存在する。たとえば、筆圧が過大であれば、ディスペンサーチップ１８０やサーボガン１００、ロボットアーム２００、あるいはこれらを結合する機構、そして塗装対象物などを破損する可能性があるし、上記回動角度や、傾斜角度がある範囲を超えると塗布が不能になる可能性もある。そこで、これらサーボガン１００やロボットアーム２００の動作に関する制御量がある限界値に達している場合には、それ以上のフィードバック制御を行わないよう制限し、あるいはさらにユーザに対して音や光の発生（当然ながら音源とスピーカー、表示器などを用いる）によって警告情報を発生するようにしてもよい。このようにして、機構の破損などを防止するとともに、ユーザに異常が発生していることを報知することができる。
【０１７８】
以上のように、図１１の一定線幅制御を行うことにより、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、塗布パターンの線の幅が一定の目標値に（ほぼ）一致するよう制御することができる。
【０１７９】
一方、図１２の一定濃度制御の全体の流れは、図１１の制御とほぼ同等である。図１２では、図１１と同等のステップには同一のステップ番号を用いている。
【０１８０】
図１２の一定濃度制御も、描画を実行している間、行なわれる。すなわち、図１２のステップＳ７０１では、サーボガン１００のディスペンサーチップ１８０を被塗布物に接触させ、塗料の塗布による描画を行っているか否かを判定し、描画中の場合のみ、ステップＳ８０３以降の処理を実行する。描画中ではない場合は、この一定濃度制御を呼び出した描画ルーチン（ステップＳ６０４）に復帰する（ステップＳ７０２）。
【０１８１】
ステップＳ７０１で描画中の場合、ステップＳ８０３で、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報から現在の塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）を取得する。この濃度ｄ（実際値）の取得は、画像処理部９０３（図１）により行わせる。
【０１８２】
続いてステップＳ８０４において、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉと等しい（あるいは一定の範囲内でほぼ等しい）か否かを判定する。ステップＳ８０４が肯定された場合には、それ以上、濃度制御を実行することなく、元の描画ルーチンに復帰する（ステップＳ８０７）。
【０１８３】
また、ステップＳ８０４で、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉよりも小さい場合にはステップＳ８０５へ、塗布軌跡の濃度ｄ（実際値）が濃度の目標値ｄｉよりも大きい場合にはステップＳ８０６へそれぞれ分岐する。
【０１８４】
ステップＳ８０５では、現在の濃度ｄがより大きくなるよう描画制御を行なう（濃度増加制御）。また、ステップＳ８０６では、現在の濃度ｄがより小さくなるよう描画制御を行なう（濃度減少制御）。
【０１８５】
これら濃度増加制御（Ｓ８０５）、濃度減少制御（Ｓ８０６）には種々の手法が考えられるが、たとえば、上述のように圧力センサヘッド１９１を介してフィードバック制御されているサーボガン１００のチャンバー１０３の圧力室１０３ａ内の塗料圧力の目標値を変更することにより、ディスペンサーチップ１８０に対する塗料の供給量を微小な範囲内で増加ないし減少させることにより行うことができる。
【０１８６】
もちろん、この塗料の供給量の調節は、上述の通り、ディスペンサーチップ１８０から余分の塗料が垂れ落ちない程度の範囲内で行う必要があるから、特に、濃度増加（ステップＳ８０５）のステップには、既に塗料圧力が塗料が垂れ落ちない範囲の限界に達している場合はそれ以上の塗料の供給量増加を行なわないような制限ルーチンを組み込んでおく必要がある。あるいはさらに、この制限ルーチンが起動される場合は、多くの場合、システムの所期の作動条件を満足しないようなエラーが発生している可能性が高いから、ユーザに対して音や光の発生によって警告情報を発生するようにしてもよい。
【０１８７】
以上のように、図１２の一定濃度制御を行うことにより、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、塗布パターンの濃度が一定の目標値に（ほぼ）一致するよう（あるいは近づくよう）フィードバック制御することができる。
【０１８８】
以上、図１１および図１２により、一定線幅制御、および一定濃度制御を独立した制御手順として図示したが、もちろんこれらの制御を両方とも実行することもできる。その場合、たとえば、図１２のステップＳ８０３〜Ｓ８０６で構成されるルーチンを図７のステップＳ７０７の直前に挿入することが考えられる。
【０１８９】
以上のようにして、本実施例では、ロボットアーム２００により操作されるサーボガン１００の塗布軌跡を追跡するように変位するＣＣＤカメラ８００で、サーボガン１００の塗布軌跡を撮影する。そして、ＣＣＤカメラ８００の撮影した画像情報に基づき、接触塗布状態に関する情報、すなわち前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報、たとえば線幅や濃度に関する情報を検出し、ロボットアーム２００およびサーボガン１００の動作をフィードバック制御することにより、所期の塗布条件にしたがって、高精度かつ高品位な接触塗布動作を実行することができる。
【０１９０】
以上では、描画プログラムを実行する制御部９００が、描画の方向転換を検出し、ＣＣＤカメラ８００を描画に追従させる例を示した。しかしながら、ＣＣＤカメラ８００の姿勢制御を行なう制御手段は、ロボットアーム２００側に設けられていてもよい。この場合は、制御部９００からロボットアーム２００に送信される指令を解析し、ロボットアーム先端の移動方向の方向転換を検出して、ＣＣＤカメラ８００の姿勢を制御する制御回路をロボットアーム２００に塔載しておけばよい。
【０１９１】
なお、以上では、被塗布物（塗布対象物）に塗布する塗布液として塗料を一例とし、接触塗布により被塗布物（塗布対象物）に塗装を行う自動塗装システムに関する実施例を示した。しかしながら、上記構成は、塗布液が塗料以外の場合、たとえば任意の薬液などであっても同様に適用できるのはいうまでもない。その場合、上記の「塗料」を「塗布液」、「塗装対象物」を「被塗布物」、「塗装」を「塗布」、などと適宜読みかえれば上記の説明はそのまま塗料以外の塗布液を用いる場合にも通用する。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明を採用した塗布装置の構成を概念的に示したブロック図である。
【図２】本発明を採用した塗布装置のシステム構成を示した説明図である。
【図３】本発明を採用した塗布装置のサーボガンの構成を示した断面図である。
【図４】本発明を採用した塗布装置のサーボガンおよびＣＣＤカメラ廻りの構成を示した断面図である。
【図５】本発明を採用した塗布装置のサーボガンおよびＣＣＤカメラ廻りの構成を示した正面図である。
【図６】本発明を採用した塗布装置における塗布液充填制御の流れを示したフローチャート図である。
【図７】本発明を採用した塗布装置における塗布制御の流れを示したフローチャート図である。
【図８】本発明を採用した塗布装置における自動塗布制御の流れを示したフローチャート図である。
【図９】本発明を採用した塗布装置における描画コマンドの構成を示した説明図である。
【図１０】本発明を採用した塗布装置における描画制御の流れを示したフローチャート図である。
【図１１】図１０の描画制御における一定線幅制御の流れを示したフローチャート図である。
【図１２】図１０の描画制御における一定濃度制御の流れを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１００ サーボガン
１０１ ハウジング
１０２ ピストン
１０３ チャンバー
１０４ パッキン押エ
１０７、１０７ パッキン押エ
１０８、１０８ 盲蓋
１０９、１０９ ニードルバルブ
１１０、１１０ シャフト
１１１ エアシリンダチューブ
１１２ エアシリンダピストンヘッド
１１３ エアシリンダヘッドカバー
１１４ サーボモータ
１１５ カップリング
１１７ ボールネジ
１１８ ボールガイド
１１９ 穴付きボルト
１２０ パッキンセット
１２１ パッキンセット
１２３〜１２５ Ｏリング
１２６ シャフト
１２７ エアシリンダシャフト
１２８ スプリング
１３４オヨビ１３５ ファイバブラケット
１３６ センサドグ
１３８ａ、１３８ｂ 光ファイバ
１４１ 吐出側バルブユニット
１４２ 充填側バルブユニット
１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂ ポート
１５２、１５１ エアシリンダユニット
１６１ 吐出バルブ用ソレノイドバルブ
１６２ 充填バルブ用ソレノイドバルブ
１８０ ディスペンサーチップ
１８１ 塗布体
１９１ 圧力センサヘッド
１９２ エアオペレギュレータ
１９３ 圧力センサユニット
２００ ロボットアーム
３００ ロボット操作盤
３０１ Ｉ／Ｏ入出力基板
３０２ アナログ出力基板
４００ ＰＬＣ
４０１ 電源
４０２ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
４０３ Ｉ／Ｏ入力ポート
４０４ Ｉ／Ｏ出力ポート
４０５ アナログ入力ポート
４０６ 位置決メユニット
４０７ サーボコントローラ
５０１ 吸入ポート
５０２ ミストセパレータ
５０３、５０４ 精密レギュレータ
６００ 撹拌機
７００ 密閉型タンク
７０１ 塗料チューブ
８００ ＣＣＤカメラ
８０１ 照明
９００ 制御部
９０１ 描画プログラム
９０３ 画像処理部
１００１ ツールブラケット
１００２ ブラケット
１００３ アーム
１００６ シャフト
１００７ ギアカバー
１００８ サーボモータ
１００９、１０１０ 平歯車
１０１２、１０１３ ベアリングホルダーセット
１０１５ 近接センサ
１０１６ 金属カラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置と、
該塗布装置を操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせるロボットアームと、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着され、前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影する撮影手段と、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理手段と、
前記画像処理手段が生成する前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御する制御手段と、
を有することを特徴とする自動塗布システム。
【請求項２】
前記撮影手段の撮影光軸を前記塗布装置に対して異なる相対位置に移動させる駆動手段を有し、前記制御手段は前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記駆動手段を介して前記撮影手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動塗布システム。
【請求項３】
前記画像処理手段が前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの線幅の実際値に関する情報を生成し、前記制御手段が該線幅の実際値に関する情報が所定の線幅の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの線幅をフィードバック制御することを特徴とする請求項１または２に記載の自動塗布システム。
【請求項４】
前記画像処理手段が前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの濃度の実際値に関する情報を生成し、前記制御手段が該濃度の実際値に関する情報が所定の濃度の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの濃度をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項５】
前記制御手段による前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作に関するフィードバック制御において、前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、前記制御手段がそれ以上のフィードバック制御を行わないよう制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項６】
前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、前記制御手段がユーザに対して警告情報を発生することを特徴とする請求項５に記載の自動塗布システム。
【請求項７】
前記塗布装置の前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段を有し、前記制御手段が前記塗布液供給手段から供給された前記塗布液が前記接触塗布手段から垂れ落ちない供給量で前記塗布液供給手段を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項８】
前記撮影手段が前記塗布装置の前記接触塗布手段のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持され、前記制御手段は前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影するよう前記駆動手段を介して前記撮影手段を前記回動位置のいずれかに移動させることを特徴とする請求項２に記載の自動塗布システム。
【請求項９】
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置をロボットアームで操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせ、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着された撮影手段により前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理を行い、該塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御することを特徴とする自動塗布システムの制御方法。
【請求項１０】
前記撮影手段の撮影光軸を前記塗布装置に対して異なる相対位置に移動させる駆動手段を用い、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記撮影手段を移動させることを特徴とする請求項９に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１１】
前記画像処理において、前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの線幅の実際値に関する情報を生成し、該線幅の実際値に関する情報が所定の線幅の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの線幅をフィードバック制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１２】
前記画像処理において、前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの濃度の実際値に関する情報を生成し、該濃度の実際値に関する情報が所定の濃度の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの濃度をフィードバック制御することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１３】
前記前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作に関するフィードバック制御において、前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、それ以上のフィードバック制御を行わないよう制限することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１４】
前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、ユーザに対して警告情報を発生することを特徴とする請求項１３に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１５】
前記塗布装置の前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段を有し、前記塗布液供給手段から供給された前記塗布液が前記接触塗布手段から垂れ落ちない供給量で前記塗布液供給手段を制御することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１６】
前記撮影手段が前記塗布装置の前記接触塗布手段のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持され、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影するよう前記駆動手段を介して前記撮影手段を前記回動位置のいずれかに移動させることを特徴とする請求項１０に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１】
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置と、
該塗布装置を操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせるロボットアームと、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着され、前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影する撮影手段と、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理手段と、
前記画像処理手段が生成する前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御する制御手段と、
を有することを特徴とする自動塗布システム。
【請求項２】
前記撮影手段の撮影光軸を前記塗布装置に対して異なる相対位置に移動させる駆動手段を有し、前記制御手段は前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記駆動手段を介して前記撮影手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動塗布システム。
【請求項３】
前記画像処理手段が前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの線幅の実際値に関する情報を生成し、前記制御手段が該線幅の実際値に関する情報が所定の線幅の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの線幅をフィードバック制御することを特徴とする請求項１または２に記載の自動塗布システム。
【請求項４】
前記画像処理手段が前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの濃度の実際値に関する情報を生成し、前記制御手段が該濃度の実際値に関する情報が所定の濃度の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの濃度をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項５】
前記制御手段による前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作に関するフィードバック制御において、前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、前記制御手段がそれ以上のフィードバック制御を行わないよう制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項６】
前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、前記制御手段がユーザに対して警告情報を発生することを特徴とする請求項５に記載の自動塗布システム。
【請求項７】
前記塗布装置の前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段を有し、前記制御手段が前記塗布液供給手段から供給された前記塗布液が前記接触塗布手段から垂れ落ちない供給量で前記塗布液供給手段を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動塗布システム。
【請求項８】
前記撮影手段が前記塗布装置の前記接触塗布手段のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持され、前記制御手段は前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影するよう前記駆動手段を介して前記撮影手段を前記回動位置のいずれかに移動させることを特徴とする請求項２に記載の自動塗布システム。
【請求項９】
被塗布物と接触して該被塗布物に塗布液を塗布する接触塗布手段を有する塗布装置をロボットアームで操作して、前記被塗布物に前記接触塗布手段を接触させた状態で移動させ、前記塗布装置に接触塗布を行わせ、
前記ロボットアームに前記塗布装置とともに装着された撮影手段により前記塗布装置が前記被塗布物上に形成した前記塗布液の塗布パターンを撮影し、
該撮影手段の撮影した画像データを解析し、前記塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報を生成する画像処理を行い、該塗布液の塗布パターン形成状態に関する情報に基づき、前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作をフィードバック制御することを特徴とする自動塗布システムの制御方法。
【請求項１０】
前記撮影手段の撮影光軸を前記塗布装置に対して異なる相対位置に移動させる駆動手段を用い、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影する追従位置へ前記撮影手段を移動させることを特徴とする請求項９に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１１】
前記画像処理において、前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの線幅の実際値に関する情報を生成し、該線幅の実際値に関する情報が所定の線幅の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの線幅をフィードバック制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１２】
前記画像処理において、前記撮影手段の撮影した画像データから、前記塗布液の塗布パターンの濃度の実際値に関する情報を生成し、該濃度の実際値に関する情報が所定の濃度の目標値に近づくよう前記塗布液の塗布パターンの濃度をフィードバック制御することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１３】
前記前記塗布装置の塗布動作、または前記ロボットアームの動作に関するフィードバック制御において、前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、それ以上のフィードバック制御を行わないよう制限することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１４】
前記塗布装置、または前記ロボットアームに対する制御量が所定の限界に達している場合には、ユーザに対して警告情報を発生することを特徴とする請求項１３に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１５】
前記塗布装置の前記接触塗布手段に前記塗布液を供給する塗布液供給手段を有し、前記塗布液供給手段から供給された前記塗布液が前記接触塗布手段から垂れ落ちない供給量で前記塗布液供給手段を制御することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の自動塗布システムの制御方法。
【請求項１６】
前記撮影手段が前記塗布装置の前記接触塗布手段のほぼ中心を通る直線を中心とする異なる任意の回動位置に旋回できるように支持され、前記塗布装置の塗布方向に応じて、前記被塗布物上の形成直後の前記塗布液の塗布パターンを撮影するよう前記駆動手段を介して前記撮影手段を前記回動位置のいずれかに移動させることを特徴とする請求項１０に記載の自動塗布システムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１７２４５２（Ｐ２００９−１７２４５２Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５３９（Ｐ２００８−１０５３９）
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（５９７１５６２３６）日邦興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（５９７１５６２３６）日邦興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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