テクニカルレポート 2023 No.7
塗装工程全体の省エネ化と生産時間短縮に寄与する塗装システム
～塗装用途ワーク供給装置兼ポジショナMOTOFEEDER TILTの開発～

１．塗装ブースの縮小による空調コストの削減

図6 一工程当たりのブース面積比較

２．大型塗装ロボットから中小型塗装ロボットへのサイズダウンとロボット台数削減による省エネ化

従来の連続コンベヤ搬送方式ではワーク側の姿勢は固定のため、自動車バンパーやグリルなどの大形外装部品は全ての塗装面に到達できるよう複数の大型塗装ロボットで塗装が行われています。
図7にMOTOFEEDER TILTの上部に搭載したロボットによる塗装の様子を示します。MOTOFEEDER TILTでは、ワーク側の姿勢を当社独自のロボット制御技術により傾動方向・回転方向に制御する（特許取得済）ことができるので、長いリーチの大型塗装ロボットや複数台の塗装ロボットが必要なくなり、中小型塗装ロボット1台でも大形部品の塗装が可能となり、ロボットのサイズダウンや台数削減ができ、消費電力を削減できます。

図7 MOTOFEEDER TILTの上部に搭載したロボットによる塗装

３．汚れない塗装により塗装不良の削減と清掃やメンテナンスなど生産準備時間の削減

MOTOFEEDER TILTを用いた場合、傾動・回転軸によりワークの塗装面を常にロボット正面に配置できることで塗布方向が常に一定になり、下からの吹上げやロボット自身に向けての塗装がなくなります。これによりブース内に堆積した塗料が剥がれ落ちてワークに付着するといった不良品発生のリスクの低減や清掃作業時間の短縮につながり、生産準備にかかるブース稼働や人件費などコスト削減を実現できます。
塗装による汚れを削減する設置例を図8に示します。塗布方向が一定のため、常に排気ダクトの吸気口に向けて塗装を行うことができ、ロボット自身やブース内への塗料の付着を防ぎます。

図8 塗装による汚れを削減する設置例

４．高品質塗装による塗料消費、補正塗装・再塗装作業時間の削減

傾動軸、回転軸によってワークの姿勢を制御しながら塗装を行うことで、塗装ロボット単体では届きにくい部位にも塗装面に面直かつきめ細やかに塗布することができ、品質が向上します。従来のワークが固定された状態での塗装姿勢を図9に示します。ロボットアームの動作だけではワークに対して面直姿勢がとれないため、塗料の届きにくい部位には多量に吹き付けることで対応します。これに対して、図10で示すように、MOTOFEEDER TILTの回転・傾動軸を用いた塗装では、ワークに対して面直姿勢をとることで塗りムラ、塗料の過剰な堆積が減少し、補正塗装、再塗装作業の時間が減少します。これは人員、機器、エリア（特に空調）にかかるコストを削減できます。

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  図9 ワークが固定された状態での塗装姿勢
  （従来の連続コンベヤ搬送方式）

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  図10 回転・傾動軸を用いた塗装姿勢
  （MOTOFEEDER TILTを用いた方式）

また、MOTOFEEDER TILTを用いた方式では、ロボットや各機器の設置誤差による塗装品質への影響を削減できます。従来の連続コンベヤ搬送方式とMOTOFEEDER TILTを用いた方式それぞれによる設置時のロボットとワークの位置関係を図11、図12に示します。従来方式ではロボットや各機器を個別にフロアに設置するため、設置誤差がロボットとワークの相対位置の誤差につながり、塗装の品質に影響します。MOTOFEEDER TILTを用いた方式ではMOTOFEEDER TILTにロボットとワークを搭載し、ロボットとワークの位置関係に精度をもたせているので、双方の位置関係は一定になります。このため、シミュレーションと実機の精度が確保され、動作の共有が可能となり、品質確認工数が削減できます。この効果によりMOTOFEEDER TILTは設置誤差を気にする必要がなくなるので、例えば、熟練した塗装技術者がいない海外拠点にも国内拠点で品質出しした動作データを共有することで現地の立上げ時間を短縮できます。

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  図11　従来の連続コンベヤ搬送方式での
  ロボットとワークの位置関係

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  図12 MOTOFEEDER TILTを用いた方式での
  ロボットとワークの位置関係

５．待ち時間の削減による生産時間の短縮

連続コンベヤ搬送方式の場合、ロボットが塗装可能な動作範囲にワークが入るまでの待ち時間やロボットの姿勢やワークとの干渉などで塗装できないことによる待ち時間が発生します。
MOTOFEEDER TILTの２本のアームを用いた塗装とワークの搬入出を図13に示します。MOTOFEEDER TILTの片側のアームに載せたワークを塗装中に、反対側のアームにワークの搬入出が可能であり、ワークを内側に傾動させて大回転を行うことでワークの脱落を防ぎながら旋回速度を上げることができるので、ワークが入るまでの待ち時間を短縮できます。ワーク姿勢を制御できるためワークとの干渉による待ち時間もなく塗装でき、これらの効果で生産時間を短縮できます。　　　　　　　　　　　

図13 2本のアームを用いた塗装とワーク搬入出

また、連続コンベヤ搬送方式の場合、コンベヤ生産の特性上、搬送されるワークの位置、搬送速度によっては干渉や特異点（ロボットが制御上動作姿勢がとれない姿勢）などの制限により、塗分けを必要とする場合がありますが、MOTOFEEDER TILTを用いた方式ではそのような制限はないため、塗分け不要な1パスによる塗装ができ、塗りムラのない均一な膜厚を実現できます。
コンベヤ生産で塗分けを必要とする例を図14に示します。ワークが固定された状態ではワークの面と面の間にロボット動作姿勢の特異点が生じるため、面ごと(青い矢印と赤い矢印)に塗り分ける必要があります。MOTOFEEDER TILTを用いた1パス塗装の例を図15に示します。MOTOFEEDER TILTでワークの姿勢を変えるためロボット動作姿勢の制限はなくなり、複数の面を連続動作で塗装することが可能となります。

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  図14 コンベヤ生産で塗分けを必要とする例
  （従来の連続コンベヤ搬送方式）

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  図15 塗分け不要な1パス塗装
  （MOTOFEEDER TILTを用いた方式）