テクニカルレポート 2024 No.4
カーボンニュートラルに貢献する完全走行装置レス内板塗装システム
～2023国際ロボット展 出展事例より～

２-１．内板塗装工程におけるニーズ・課題

内板塗装はエンジンルーム、トランクルーム、ドアの内側などを塗装する工程です。そのため、自動車ボディーの狭い開口部やロボット間のアームの干渉などを回避しながら作業をする必要があり、外板塗装に比べてロボット化が簡単ではありませんでした。従来の内板塗装は、フロア部にロボットの走行台車を設置し、コンベヤに追従しながら塗装をするシステムであったため、塗装ブースを含め次に示す多くの課題がありました。

① ブース設置スペースが長く大きな空間となる

塗装ロボットやオープナーロボットが直列配置され、ロボット間干渉回避と追従塗装のための長い走行装置が必要となるため、ブース面積が大きくなり、多くのエネルギーを消費する設備となっていました。ロボット配置の工夫とイニシャル・ランニングコストも抑える走行装置レス化が求められています。

以上のように内板塗装工程は、ドア・トランク・エンジンルームを開いて塗装するため、干渉回避の問題でブース幅や長さが必要となり、ブース内でエネルギーを多く消費し、ランニングコストがかかります。
そこで、これらの課題を解決するため、走行装置を無くし、塗装ロボットは床配置から壁掛け配置とし、シンプルなロボット構成でロボットの性能を最大限に生かし、ブースの長さと幅を縮小して省エネルギー・作業時間短縮を可能とする走行装置レス内板塗装システムを開発しました。

２-２．完全走行装置レス内板塗装システムの構成と特長

ロボットの配置は以下のようになっています。
・塗装ロボット
前後左右に４台を上部に配置しました。塗装ロボットは対象に配置しているので左右の動作条件が等しくなり、基本的には片側の確認だけで済み作業効率が向上できます。
・オープナーロボット
ボンネットやバックドアを開けるオープナーロボットも走行装置レスとして、塗装ロボットと対角に上部に配置しサイドドアを開けるドアオープナーロボットは下方に配置しました。

これにより、ロボット同士の干渉がなく、作業効率の向上と塗装時間の短縮を実現できます。
塗装ブースのサイズは、図３の当初外観に示す24m×6ｍから、図4に示す10ｍ×5.5ｍと約63％面積を削減できました。塗装ロボットも８台から４台に削減し、走行装置は使用しません。

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  図３　当初のブース外観

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  図4　内板塗装システムのブースサイズ

２-３．システムを実現する塗装ロボット、オープナーロボットの特長

本システムを構成する塗装ロボットとオープナーロボットについて紹介します。

① 3リンクアームで長ストローク化

スカラー型ロボットに3リンク構造のアームを採用して長ストローク化し、必要とされる自動車ボディーへの追従距離約4ｍを実現しました。演算上の問題で従来不可能であった3リンクスカラロボットのコンベヤ追従を可能とし、スライドドア混在ラインの完全自動化を可能としました。

② 低床化

高さを低く抑えて下方配置し、アームを低い位置にしたため、デッドスペースとなっていた床面近くにおいて走行装置レスで搬送コンベヤに追従しドア開閉・保持作業ができます。これにより塗装ロボットや自動車ボディーとの干渉を回避し、作業時間やエネルギー消費を低減します。

以上のように、 塗装ロボットのポテンシャルを最大限に引き出すレイアウトによる台数削減、ロボット間干渉削減および走行装置レスにより、従来抱えていた問題を解決することができました。これによりロボットシステムのイニシャルコスト、ブース設備のイニシャルコストを大幅に削減でき、空調面積63％削減により大幅なランニングコスト削減を実現しました。

※2　TG(Tail Gate)とは
ボディー後方に付けられた開閉部のこと。バックドアなどが該当。
※3　EH(Engine Hood)とは
エンジンの上に備えられたヒンジ式のカバー。ボンネットが該当。