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技術 機能性流動材の塗布装置および塗布方法

出願人 株式会社IEC
発明者 光岡木一
出願日 2002年11月8日 (18年6ヶ月経過) 出願番号 2002-324976
公開日 2004年6月3日 (16年11ヶ月経過) 公開番号 2004-154733
状態 拒絶査定
技術分野 塗布装置3(一般、その他) 塗布装置2(吐出、流下)
主要キーワード 定流量装置 充填室内 閉止バルブ 略凸形状 固定基台 略凹形状 充填ユニット 自動車ボディパネル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年6月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

シール材等の機能性流動材塗布工程において、設備コストを大幅に削減でき、かつ作業工数も大幅に低減できる機能性流動材の塗布装置および塗布方法を提供することにある。

解決手段

機能性流動材を吐出する吐出ガン4と機能性流動材を吐出ガン4へ供給する供給機5とを有する塗布ユニット2と、アーム部63の近傍に設置され、充填口から充填筒部へ機能性流動材を充填する充填ユニット3とを備えた塗布装置1を用いる。それによって、機能性流動材を吐出ガン4まで長距離配管で送液する必要がなくなるので、配管長を大幅に短縮でき、温調装置37と送液ポンプ32に安価なものを採用でき、設備コストの削減と作業工数の低減を達成できる。

概要

背景

自動車ボディは複数のパネル部品により構成されており、これらパネル部品相互の継ぎ目部や折り返し部には、防水防錆防塵防音などを目的としてシール材が塗布される。シール材の塗布は、生産効率の向上のため、多関節ロボットアームの先端にシール材の吐出ガンを保持させ、自動制御により行うのが一般的である。

概要

シール材等の機能性流動材塗布工程において、設備コストを大幅に削減でき、かつ作業工数も大幅に低減できる機能性流動材の塗布装置および塗布方法を提供することにある。機能性流動材を吐出する吐出ガン4と機能性流動材を吐出ガン4へ供給する供給機5とを有する塗布ユニット2と、アーム部63の近傍に設置され、充填口から充填筒部へ機能性流動材を充填する充填ユニット3とを備えた塗布装置1を用いる。それによって、機能性流動材を吐出ガン4まで長距離配管で送液する必要がなくなるので、配管長を大幅に短縮でき、温調装置37と送液ポンプ32に安価なものを採用でき、設備コストの削減と作業工数の低減を達成できる。

目的

本発明の目的は、シール材等の機能性流動材の塗布工程において、設備コストを大幅に削減でき、かつ作業工数も大幅に低減できる機能性流動材の塗布装置および塗布方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
9件

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請求項1

ロボットアームの先端に保持され、機能性流動材を所定の部位に塗布する吐出ガンと、前記吐出ガンに付設され、充填口および充填室を有し、前記機能性流動材が前記充填室に充填されるとともに、充填された前記機能性流動材を前記吐出ガンへ供給する供給機と、前記ロボットアームの近傍に設置され、前記充填口から前記充填室内へ前記機能性流動材を充填する充填ユニットとを備えたことを特徴とする機能性流動材の塗布装置

請求項2

ロボットアームの先端に保持され、充填口および充填室を有し、前記機能性流動材が前記充填室に充填されるとともに、前記機能性流動材を所定の部位に塗布する吐出ガンと、前記ロボットアームの近傍に設置され、前記充填口から前記充填室内へ前記機能性流動材を充填する充填ユニットとを備えたことを特徴とする機能性流動材の塗布装置。

請求項3

請求項1に記載の塗布装置において、前記吐出ガン、前記供給機または前記充填ユニットのいずれか1つまたは2つ、または全部に前記機能性流動材の温調装置が装着されていることを特徴とする機能性流動材の塗布装置。

請求項4

請求項2に記載の塗布装置において、前記吐出ガンまたは前記充填ユニットのいずれか1つまたは2つに前記機能性流動材の温調装置が装着されていることを特徴とする機能性流動材の塗布装置。

請求項5

請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の塗布装置において、前記吐出ガンを複数備えることを特徴とする機能性流動材の塗布装置。

請求項6

請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の塗布装置において、前記機能性流動材はシール材であることを特徴とする塗布装置。

請求項7

請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の塗布装置を用いて前記機能性流動材を塗布することを特徴とする塗布方法

技術分野

0001

本発明は、シール材コーキング材接着材などの機能性流動材板素材合わせ目などに沿って塗布する塗布装置および塗布方法に関するものであり、特に自動車ボディにおける継ぎ目部やドアの折り返し部へシール材を塗布する塗布装置および塗布方法に係わる。

0002

自動車ボディは複数のパネル部品により構成されており、これらパネル部品相互の継ぎ目部や折り返し部には、防水防錆防塵防音などを目的としてシール材が塗布される。シール材の塗布は、生産効率の向上のため、多関節ロボットアームの先端にシール材の吐出ガンを保持させ、自動制御により行うのが一般的である。

0003

従来、自動車製造工程における多関節ロボットを用いたシール材の塗布技術の改善は、継ぎ目部や折り返し部などの塗布部位に対する的外れ塗布ムラをなくす観点からなされている。例えば、吐出ガンに複数の吐出孔を設けて多条のビード吐出して塗布する方法(例えば特許文献1参照)や、吐出ガンの移動速度に比例してシール材の吐出流量を変化させるように制御する方法(例えば特許文献2参照)や、塗布されたシール材にエアを吹き付けて塗布位置の修正を行う装置(例えば特許文献3参照)や、スプリングなどを用いて吐出ノズルの位置を安定させる装置(例えば特許文献4参照)がある。

背景技術

0004

【特許文献1】
特開平4−7056号公報(第3—5頁、第1図−第3図)
【特許文献2】
特開平5−231546号公報(第2−8頁、図1図3
【特許文献3】
特開平5−293412号公報(第2−4頁、図1
【特許文献4】
特開平5−293415号公報(第3−4頁、図1

0005

近年、製造コストダウンのため、各分野でさらなる作業工数の低減や設備コストの削減が推進されているが、シール材をはじめとする機能性流動材の塗布工程は上記文献のごとく多関節ロボットの導入や吐出安定化技術の蓄積にもかかわらず、極めて作業が煩雑であり装置も高価であり、作業工数の低減や設備コストの削減の妨げとなっている。

0006

従来の塗布装置100は、図2に示すごとく、機能性流動材を貯槽101から多関節ロボット102のアーム部の先端に保持された吐出ガン103まで、送液ポンプ104により配管ホース)105を通じて圧送し、定流量装置106で流量制御され吐出ガン103からビード状に吐出する。
しかし、塗布装置100では、機能性流動材を貯槽101から吐出ガン103まで送液するため、長距離の配管105を要する。また、シール材をはじめとする機能性流動材は一般的に粘度の高いものが多いので、目的に応じた粘度に調節するために温調装置107が必要である。さらに、一旦、調節した粘度を維持するため、配管105を保温する保温装置(図示せず)も必要である。

0007

加えて、高粘度の液体を長距離にわたって送液しなければならないため、送液ポンプ104も高圧かつ高粘性用のものを採用しなければならず、配管105も耐圧性のものを採用しなければならない。
一方、メンテナンスにおいても、温調装置107や保温装置(図示せず)のメンテナンスや、長距離の配管105の内部に残った残液の処理および配管105の取り外し、解体など、煩雑な作業が多い。

発明が解決しようとする課題

0008

【発明の目的】
本発明の目的は、シール材等の機能性流動材の塗布工程において、設備コストを大幅に削減でき、かつ作業工数も大幅に低減できる機能性流動材の塗布装置および塗布方法を提供することにある。

0009

〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の発明は、ロボットアームの先端に保持され、機能性流動材を所定の部位に塗布する吐出ガンと、吐出ガンに付設され、充填口および充填室を有し、機能性流動材が充填室に充填されるとともに、充填された機能性流動材を吐出ガンへ供給する供給機と、ロボットアームの近傍に設置され、充填口から充填室内へ機能性流動材を充填する充填ユニットとを備えたことを特徴とする機能性流動材の塗布装置である。

0010

それによれば、機能性流動材を貯槽から吐出ガンまで送液するための長距離の配管またはホースを必要としなくなり、貯槽から充填ノズルまでの比較的短い配管またはホースで十分となる。また、配管またはホースを短くできるので温調装置や送液ポンプは、従来ほどの能力を必要とせず、機構が簡単でより安価なものを採用できる。以上により、従来の塗布装置に比べ大幅に設備コストを削減することができる。
また、温調装置や送液ポンプには機構の簡単なものが採用できるため、メンテナンスが容易となる。さらに、配管やホースを短縮化できるので、メンテナンス時の配管やホースの残液の抜き出し、取り外し、解体、清掃などの作業も容易になり、作業工数を低減できる。

0011

〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の発明は、ロボットアームの先端に保持され、充填口および充填室を有し、機能性流動材が充填室に充填されるとともに、機能性流動材を所定の部位に塗布する吐出ガンと、ロボットアームの近傍に設置され、充填口から充填室内へ機能性流動材を充填する充填ユニットとを備えたことを特徴とする機能性流動材の塗布装置である。
それによれば、吐出ガンの機能と充填機の機能とを併せた1つの機器を、ロボットアームの先端に保持させればよいので、請求項1の効果に加えて、装置を軽量化することができ、ロボットへの負担を減らすことができる。さらに、供給機の取り外し、交換作業、解体、洗浄作業を行う必要がないので、メンテナンス時の作業負担が軽減される。

0012

〔請求項3に記載の手段〕
請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の塗布装置において、吐出ガン、供給機または充填ユニットのいずれか1つまたは2つ、または全部に機能性流動材の温調装置が装着されていることを特徴とする。
それによれば、請求項1の効果に加えて、極めて粘度が高い機能性流動材の粘度を調節して、流動状態を安定させることができる。

0013

〔請求項4に記載の手段〕
請求項4に記載の発明によれば、請求項2に記載の塗布装置において、吐出ガンまたは充填ユニットのいずれか1つまたは2つに機能性流動材の温調装置が装着されていることを特徴とする。
それによれば、請求項2の効果に加えて、極めて粘度が高い機能性流動材の粘度を調節して、流動状態を安定させることができる。

0014

〔請求項5の手段〕
請求項5に記載の発明によれば、吐出ガンを複数備えることを特徴とする。
それによれば、請求項1ないし請求項4の効果に加えて、断面形状の異なる2種類のビードを吐出することができ、ビードの断面形状を変えるために塗布装置全体を停止して吐出ガンのノズル取り替える必要がなくなる。

0015

〔請求項6の手段〕
請求項6に記載の発明によれば、機能性流動材はシール材であることを特徴とする。
それによれば、自動車ボディの製造工程などにおけるシール材塗布工程において、設備コストの削減、作業工数の低減を達成することができる。

課題を解決するための手段

0016

〔請求項7の手段〕
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の塗布装置を用いて機能性流動材を塗布することを特徴とする塗布方法である。
それによれば、請求項1ないし請求項6の効果を有する塗布装置を用いて、機能性流動材を塗布することができる。

0017

〔第1実施形態の構成〕
図1および図3から図5に本発明の第1実施形態を示す。第1実施形態にかかる塗布装置1は、図1に示すごとく、充填されたシール材を塗布部位に塗布する塗布ユニット2と、その近傍に設置され塗布ユニット2にシール材を送液して充填する充填ユニット3とからなる。
塗布ユニット2は、後記する多関節ロボット6のアーム部63の先端に保持され、シール材を塗布部位に塗布するための吐出ガン4と、吐出ガン4に付設され、シール材が充填されるとともに、充填されたシール材を吐出ガン4へ供給する供給機5と、吐出ガン4と供給機5とを目的とする場所に移動させる多関節ロボット6とからなる。

0018

多関節ロボット6は、多関節ロボット6の位置決めを行う固定基台61と、アーム部63を所望の方向に旋回させる旋回部62と、関節部を有し関節部を屈曲させることにより所望の位置へ吐出ガン4と供給機5とを移動させるアーム部63とからなる。

0019

吐出ガン4および供給機5は、図3に示すごとく一体となってアーム部63の先端に保持されている。供給機5は、サーボモータ(図示せず)が駆動することによって前進図3下方)するプランジャー51と、プランジャー51がピストン運動することにより容積増減し、シール材を一時的に蓄えておくことができる充填室を構成する充填筒部52と、充填筒部52と吐出ガン4の内部とを連通させ、吐出ガン4へのシール材供給時にはシール材が流れる供給通路53とを備えている。供給機5の先端には、充填ユニット3からシール材が充填される際に、シール材が流れる充填口54と、充填筒部52へシール材を充填するときには開放されて、充填口54と充填筒部52とを連通させるチェックバルブ55とが備えられている。

0020

吐出ガン4は、図4に示すごとく、その先端部に吐出通路41を有するノズル42が備えられている。一方、本体部は、供給機5の供給通路53と連通する供給通路43と、シール材の吐出時には開放されて吐出通路41と供給通路43とを連通させるバルブ44と、調圧された圧縮空気により押されてバルブ44を開弁方向に移動させるピストン45と、バルブ44とピストン45の動き連動させるロッド46と、圧縮空気の導入および排出を行うための空気通路47とが備えられている。ピストン45には、バルブ44を閉止する方向に付勢するピントバネ48が付設されている。

0021

充填ユニット3は、図1に示すごとく、シール材を調整して貯えておく貯槽31と、シール材を送液して供給機5へシール材を充填する送液ポンプ32と、シール材の送液を停止する際に閉止される閉止バルブ33と、供給機5へシール材を充填する際に充填口54が挿入される充填ノズル34とを備える。充填ノズル34の周囲には、シール材の床面への流下を防止するために液だめ34aが設けられている。送液ポンプ32と閉止バルブ33とは第1配管35で連結され、閉止バルブ33と充填ノズル34とは第2配管36で連結される。第1配管35では閉止バルブ33の近傍に、シール材の粘度を調節するために温調装置37が装着されている。温調装置37は、冷温水熱媒体としてシェル側に流すシェルチューブ型熱交換器である。

0022

〔第1実施形態の作用〕
供給機5へシール材を充填する際には、図1および図3に示すごとく多関節ロボット6の旋回部62とアーム部63の関節部を動かして、充填口54を充填ノズル34に挿入する。この状態で送液ポンプ32を起動し閉止バルブ33を開けると、シール材は貯槽31から第1配管35へ送り出され、温調装置37にて温調されて粘度が調節される。その後、シール材は、第2配管36、充填ノズル34、充填口54を通過して、チェックバルブ55を動圧によって押し開け、充填筒部52内へ流入しプランジャー51を押し上げつつ充填筒部52内に充填される。
充填筒部52内に所定量のシール材が充填されると、閉止バルブ33は閉止され送液ポンプ32は停止する。これによりチェックバルブ55に動圧がかからなくなり、チェックバルブ55は元の位置に戻り、充填口54と充填筒部52の間が閉鎖される。

0023

次に、充填したシール材を塗布部位に塗布するため、多関節ロボット6の旋回部62とアーム部63の関節部を動かして、吐出ガン4のノズル42の先端を塗布部位に移動させる。吐出ガン4の位置を決めたら、空気通路47から調圧された圧縮空気を吐出ガン4内に導入する。これによりピストン45が押し上げられ、これに連動してロッド46が変位してバルブ44が開き、供給機5の供給通路53および吐出ガン4の供給通路43がノズル42の吐出通路41と連通される。この状態でプランジャー51のサーボモータを起動してプランジャー51を押し下げ、充填筒部52内のシール材を、供給通路53、供給通路43、吐出通路41の順に通過させ、ノズル42の吐出口からビード状に吐出する。

0024

ビードの断面形状は、ノズル42の吐出口の形状により略長方形略楕円形略凹形状略凸形状など種々の形状とすることができ、塗布部位の位置、形状などに応じてノズル42を取り替えてビードの断面形状を変えることができる。
塗布が終了したら、空気通路47から圧縮空気を排気してバルブ44を閉弁し、プランジャー51のサーボモータを停止する。その後、多関節ロボット6の旋回部62とアーム部63の関節部を動かして、充填ユニット3の充填ノズル34へ吐出ガン4および供給機5を移動させ、再度、シール材を充填筒部52内に充填する。以降、同様の操作を繰り返す。
なお、塗布装置1の操作はすべて周知のコンピュータ(図示せず)による自動制御により行うことが可能であり、必要に応じて、コンピュータによる自動制御を解除することができる。

0025

〔第1実施形態の効果〕
塗布装置1を採用することによって、シール材を貯槽31から吐出ガン4まで送液するための長距離の配管(ホース)を必要としなくなり、貯槽31から充填ノズル34までの比較的短い配管で十分となる。また、配管を短くできるので温調装置や送液ポンプは、従来ほどの能力を必要とせず、機構が簡単でより安価なものを採用できる。以上により、従来の塗布装置に比べ大幅に設備コストを削減することができる。
また、温調装置や送液ポンプには機構の簡単なものが採用できるため、メンテナンスが容易となる。さらに、配管を短縮化できるので、メンテナンス時の配管の残液の抜き出し、取り外し、解体、清掃などの作業も容易になり、作業工数を低減できる。

0026

〔第2実施形態の構成〕
図6に本発明の第2実施形態を示す。第2実施形態では供給機5に供給通路53が2つ設けられ、各々が供給機5に付設された吐出ガン4、4の供給通路43、43と連通している。吐出ガン4、4のノズル42、42はそれぞれ異なった形状の吐出口を有する。

0027

〔第2実施形態の効果〕
これによって、第1実施形態の効果に加え、断面形状の異なる2種類のビードを吐出することができ、ビードの断面形状を変えるために塗布装置1全体を停止して吐出ガン4のノズル42を取り替える必要がなくなる。

0028

〔他の実施形態〕
本実施形態では自動車の製造工程における自動車ボディパネル部品相互の継ぎ目部や折り返し部へのシール材の塗布装置を取り上げているが、これに限定されるものではなく、船舶航空機、車両、電気機器電子機器、その他精密機械などの製造工程における接着材やシール材の塗布や、建築材料土木材料などにおける接着材、シール材、コーキング材の塗布にも適用することができる。

0029

本実施形態では吐出ガン4と供給機5とが別々の機器であったが、吐出ガン4と供給機5の機能を併せ持った1の機器となっているものでもよい。例えば吐出ガン4のノズル42を、機能性流動材の吐出口として使用するだけでなく充填口としても使用できるように改造してもよい。また、供給機5にノズル42を装着し、ノズル42にいたる供給通路を供給機5の内部に別途設けてもよい。

0030

供給機5のプランジャー51の押し下げは、サーボモータによるものを用いたが油圧方式でもよい。また、供給機5への機能性流動材の充填方法としては送液ポンプ32による圧送方式を用いたが、油圧またはサーボモータによるプランジャーの引き上げにより吸引してもよい。さらに、供給機5内に減圧通路を設けておき、アスピレータ真空ポンプなどで吸引してもよい。

発明を実施するための最良の形態

0031

本実施形態では、第1配管の閉止バルブ33の近傍に温調装置37を装着したが、使用条件や機能性流動材の種類などに応じて、温調、保温状態を変更してもよく、例えば、吐出ガン4、供給機5、閉止バルブ33、充填ノズル34、第1配管35または第2配管36のうちいずれか1つまたは複数に温調装置を装着してもよい。あるいは、温調装置を全く装着しなくてもよい。
また、温調装置37には、冷温水を熱媒体としてシェル側に流すシェル&チューブ型の熱交換器を用いたが、熱交換器としては外側に熱媒体を流す二重管型、被加熱体を流す主配管に熱媒体を流す配管を接触させて巻きつけた抱き合わせ型などでもよい。熱媒体も、より高温のものが必要な場合にはスチームなどを用いてもよく、さらに熱媒体を用いず電気ヒータなどで温調してもよい。

図面の簡単な説明

0032

本実施形態では吐出ガン4を1つまたは2つ備えた塗布装置1を用いたが、3つないしは4つまたはそれ以上にして、ノズル42を交換することなく、より多くのビードの断面形状を選択できるようにしてもよい。また、アーム部63の先端に供給機5と吐出ガン4のセットを複数保持させ、さらに充填ユニット3を同数揃えておけば、吐出ガン4および供給機5の交換をしなくても異種の機能性流動材の塗布が可能となる。
アーム部63の先端に吐出ガン4を複数保持させる場合、塗布を行っているノズル42の塗布部位における移動が、塗布を行っていないノズル42の存在により干渉を受けないように、吐出ガン4相互間に一定の角度を持たせてもよい。
本実施形態では、固定基台61によって位置決めを行う多関節ロボット6を用いたが、充填ユニット3とともに、車輪などを取り付けて移動可能なものとしてもよい。

図1
第1実施形態にかかる塗布装置の全体図である。
図2
従来技術にかかる塗布装置の全体図である。
図3
第1実施形態における機能性流動材の充填時の供給機と充填ノズルの位置関係を示す説明図である。
図4
第1実施形態にかかる吐出ガンの断面図である。
図5
第1実施形態にかかる供給機の断面図である。
図6
第2実施形態にかかる吐出ガンおよび供給機の断面図である。
【符号の説明】
1 塗布装置
2塗布ユニット
3 充填ユニット
34 充填ノズル
37温調装置
4 吐出ガン
5 供給機
52充填筒部(充填室)
54 充填口
6 多関節ロボット(ロボットアーム)

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