JP2007203245A - シーラ塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡便な構造で小型化を図ることができ、メンテナンスが容易で、且つロボットのティーチング操作が容易なシーラ塗布装置を提供することを課題とする。
【解決手段】緩衝機構２１は、ロボットアーム１３の先端に連結するシリンダユニット４１と、シーラ塗布部材２２に連結するためにシリンダユニット４１のピストンロッド４８に揺動可能に設けたフローティングベース３２と、シリンダユニット４１のピストン５２を前進限位置まで移動させるためにフローティングベース３２とシリンダユニット４１とに渡した圧縮ばね４２からなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークの表面にシーラを塗布するシーラ塗布装置の改良に関する。

例えば、鋼板同士をスポット溶接法で接合すると、継ぎ目に隙間が不可避的に発生し、発錆・水漏れが心配される。継ぎ目にシーラと呼ばれる高粘度の液体を充填することで、発錆・水漏れを防止することが一般に行われる。

シーラは人手による塗布法が長く実施されてきたが、近年は、ロボット及びシーラ塗布装置による自動塗布法に置き換わってきた。
このロボット及びシーラ塗布装置は各種の構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１１７４６１公報（図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本構成を説明する図であり、緩衝機構１００は、ロボットアーム１０１の先端とノズル保持部材１０２の間に取り付けたものであり、４つのエアシリンダユニット１０３・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）と４つのばね１０４・・・からなる。ばね１０４・・・は、ピストンロッド１０５・・・先端とエアシリンダユニット１０３・・・の間に配置され、ピストンロッド１０５・・・を突出方向に付勢する部材である。

ロボットアーム１０１移動時において、これらのエアシリンダユニット１０３・・・に圧縮エアを供給して、エアシリンダユニット１０３・・・を突出させ、ノズル１０６の揺動を防止する。

シーラ塗布時において、圧縮エアの供給を停止し、ばね１０４・・・の弾発力でピストンロッド１０５・・・を突出させる。ノズル１０６に外力が掛かると、ピストンロッド１０５・・・は個別に圧縮され、ノズル保持部材１０２が傾動するため、ノズル１０６には無理な力が掛からない。

しかし、このような構造をもつ緩衝機構では、複数のエアシリンダユニット１０３・・・及び複数のばね１０４・・・が必要になり、構成要素の数が多くなる。加えて、機構自体が大型化し応答性が悪いという問題があった。

さらに、ばね１０４・・・は、不可避的にばね定数にばらつきが発生する。３本〜４本のばね１０４・・・を使用するため、ばね定数の差だけ、ノズル保持部材１０２が傾き、ノズル１０６の位置が所定の位置から外れる。この位置ずれを、ロボットのティーチングで補うとすれば、ティーチング操作は複雑なものとなる。

そこで、簡便な構造で小型化を図ることができ、メンテナンスが容易で、且つロボットのティーチング操作が容易なシーラ塗布装置が望まれる。

本発明は、簡便な構造で小型化を図ることができ、メンテナンスが容易で、且つロボットのティーチング操作が容易なシーラ塗布装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ロボットアームの先端に緩衝機構を介してシーラ塗布部材が取り付けられたシーラ塗布装置において、緩衝機構は、ロボットアームの先端に連結するシリンダユニットと、シリンダユニットのピストンロッドに揺動自在に連結されるフローティングベースと、シリンダユニットの外周に、ピストンロッドを突出する方向に付勢するように設ける圧縮ばねと、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ピストンロッドの軸心が、ロボットアームの中心線上に位置するように、シリンダユニットを配置したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、シリンダユニットのシリンダケースに複数個の係合凹部を設け、これらの係合凹部に対応する係合突起をフローティングベースに設け、又はシリンダユニットのシリンダケースに複数個の係合突起を設け、これらの係合突起に対応する係合凹部をフローティングベースに設け、係合凹部に係合突起を係合することで、シリンダユニットの中心にフローティングベースの中心を合わせることができるように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ロボットアームの先端にシリンダユニットを連結し、このシリンダユニットのピストンロッドに揺動自在にフローティングベースを介してシーラ塗布部材を設け、シリンダユニットの外周に、圧縮ばねを設けるので、複数のシリンダユニットは不要となり、緩衝機構を簡便に構成すると共に、緩衝機構の小型化が可能となる。

シリンダユニットの外周に、圧縮ばねを設けるので、ばね定数のばらつきを心配する必要はない。ばね定数のばらつきを心配する必要はないので、シーラ塗布部材の傾きを回避することができ、ティーチング操作の簡略化が図れる。

請求項２に係る発明では、ピストンロッドの軸心が、ロボットアームの中心線上に位置するように、シリンダユニットを配置した。ピストンロッドの軸心をロボットアームの中心線に合わせたので、ピストンロッドに加わる力を直接的にロボットアームで支承させることができる。
ロボットアームの中心線からピストンロッドの軸心がずれている場合には、このずれ量に力を乗じたモーメントがロボットアームに作用するが、請求項２によれはその心配はない。この結果、ロボットアームの負担を軽減することができる。

請求項３に係る発明では、シリンダケースとフローティングベースの各々に係合凹部及び係合突起を互いに係合するように設け、係合凹部に係合突起を係合することで、シリンダユニットの中心線にフローティングベースの中心を合わせることができるように構成した。

係合凹部と係合突起を係合させることで、シーラ塗布部材先端部のノズル位置精度を高めることができる。ノズル位置精度が高まるので、ロボットのティーチング操作をより正確に、且つ一層容易に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るシーラ塗布装置を適用したシーラ塗布工程の説明図であり、シーラ塗布装置を備えたロボット１０は、ロボット本体１２と、このロボット本体１２から延ばしたロボットアーム１３と、このロボットアーム１３の先端に取り付けたシーラ塗布装置２０とからなり、生産ライン上に載せた車体２３のドア２４の周縁に当たるヘミング部に、シーラ塗布部材２２を当てながら移動させ、所定部位にシーラを塗布する設備である。

図２は本発明に係るシーラ塗布装置の側面図であり、ロボットアーム１３は、ロボット本体（図１の符号１２）から延ばした第１軸２６と、この第１軸２６に取り付けた第１アーム２７と、この第１アーム２７の先端に第２軸２８を介して回動自在に取り付けた第２アーム２９と、からなる。また、第２アーム２９の先端に設けたシーラ塗布装置２０は、緩衝機構２１と、この緩衝機構２１に取り付けたシーラ塗布部材２２を備える。

緩衝機構２１は、ロボットアーム１３の動きによって、ワークとの接触によってシーラ塗布部材２２が受ける衝撃力を和らげる役割を担い、第２アーム２９の先端に取り付ける取付基板３１と、この取付基板３１に取り付けるシリンダユニット４１と、このシリンダユニット４１に取り付けるフローティングベース３２と、フローティングベース３２とシリンダユニット４１の間に介在させる圧縮ばね４２からなる。

シーラ塗布部材２２は、フローティングベース３２に固定したハウジング３４と、このハウジング３４に設ける取付金具３６と、この取付金具３６に取り付けるノズル３５からなる。詳細には、シーラ塗布部材２２は、ノズル３５ａを着脱可能に取り付ける取付金具３６ａと、この取付金具３６ａに取り付けシーラを吐出するノズル３５ａを含む。なお、ノズル３５ａは、ロボットアーム１３の中心線に対して平行に配置するようにした。

ノズル３５ａの先端近傍には、丸棒状のガイド部材３８を取り付ける。このガイド部材３８は、ワークに接触して摺動する部材であり、ポリアセタール樹脂などの摩擦係数の小さな材料によって形成することが望ましい。

すなわち、シーラ塗布装置２０は、ガイド部材３８をワークに当てながら、ドア、トランクリッド、エンジンフード、テールゲートなどの周縁のヘミング部にノズルを当接させてシーラを塗布する接触式の塗布装置である。

ハウジング３４は、取付金具３６ａ以外にもサイズなど仕様の異なる複数の取付金具３６ｂ、３６ｃを備え、これらの取付金具３６ｂ、３６ｃに２種類のノズル３５ｂ、３５ｃを着脱可能に取り付けることができる。また、この他のノズルも着脱可能である。従って、シーラ塗布部材２２の汎用性を高めることができる。具体的には、このようなタイプのシーラ塗布部材２２を利用することで、１つのシーラ塗布部材２２で異なる車型に対応可能となり、また、同じ車型であって異なる部位にシーラを塗布することが可能となる。

以下、図３〜４で緩衝機構の詳細について説明する。
図３は図２の３部拡大図であり、緩衝機構２１は、シリンダユニット４１とこのシリンダユニット４１の外周に配置する圧縮ばね４２とを主な構成要素とする。

シリンダユニット４１のフランジ部４３及びロボットアーム１３の先端１３ａである第２アーム２９に取り付けた取付基板３１を、締結部材４５・・・で共締めしてシリンダユニット４１をロボットアーム１３側に固定し、シリンダユニット４１のピストンロッド４８にフローティングベース３２を連結すると共に、このフローティングベース３２とシリンダユニット４１の間にピストンロッド４８の突出方向に付勢する圧縮ばね４２を設ける。
前述のように、フローティングベース３２にシーラ塗布部材２２を取り付けたので、シーラ塗布部材２２は、ピストンロッド４８と共に移動する。

図４は図３の要部断面図であり、ロボットアーム１３側にシリンダケース５１を設け、このシリンダケース５１に移動自在にピストン５２を収納し、このピストン５２からピストンロッド４８を延ばし、このピストンロッド４８の先端に傾動可能にフローティングベース３２を取り付け、シリンダケース５１の外周に且つフローティングベース３２の裏面３２ｂとシリンダユニット４１のフランジ部４３との間に圧縮ばね４２を渡した構成を示す。

緩衝機構２１のシリンダユニット４１は、本体となるシリンダケース５１と、このシリンダケース５１の内部に設けるピストン５２と、このピストン５２に連結するピストンロッド４８とを備える。５３は蓋部材、５４、５５はシール部材である。

また、ピストンロッド４８の軸心４８Ｃが、ロボットアーム１３の中心線１３Ｃ上に位置するように、シリンダユニット４１を配置した。
シリンダケース５１の上面５１ａに、複数個の係合凹部６１・・・を設け、これらの係合凹部６１・・・と係合するようにフローティングベース３２に係合突起６２・・・を設ける。
係合凹部に係合する係合突起の形状は、ロック可能であれば、円錐形状に限定されず、角錐、円柱、角柱の各形状であっても差し支えないものとする。

シリンダケース５１には、ピストン５２とシリンダケース５１によって形成したシリンダ室６４に圧縮エアを供給するエア供給穴６５を形成した。
このエア供給穴６５を通じてシリンダ室６４へ、高圧流体を供給すると、ピストン５２及びピストンロッド４８が後退する（図左へ移動する）。
シリンダ室６４内の高圧流体をエア供給穴６５を介して排出すると、圧縮ばね４２が伸びて、ピストン５２及びピストンロッド４８を前進させ、図４に戻る。

すなわち、緩衝機構２１は、ロボットアーム１３の先端に連結するシリンダユニット４１と、このシリンダユニット４１にシーラ塗布部材２２を連結するためにシリンダユニット４１のピストンロッド４８に揺動可能に設けたフローティングベース３２と、シリンダユニット４１のピストン５２を前進限位置まで移動させるためにフローティングベース３２とシリンダユニット４１とに渡した圧縮ばね４２とからなる。

そして、シリンダユニット４１のシリンダケース５１に複数個の係合凹部６１・・・を設け、これらの係合凹部６１・・・に対応する係合突起６２・・・をフローティングベース３２に設け、係合凹部６１・・・に係合突起６２・・・を係合することで、シリンダユニット４１の中心線４１Ｃであるピストンロッド４８の軸心４８Ｃにフローティングベース３２の中心３２Ｃを合わせることができるように構成する。

なお、シリンダユニット４１のシリンダケース５１に複数個の係合突起６２・・・を設け、これらの係合突起６２・・・に対応する係合凹部６１・・・をフローティングベース３２に設けることは差し支えない。

本実施例において、係合突起６２・・・の数及び係合する係合凹部６１・・・の数は、４つであるが、３つ、５つでも良く、その数は任意に設定可能である。

その他、図想像線に示すように、圧縮ばね４２の周囲にもう一つ別の圧縮ばね８１を介在させることは差し支えなく、圧縮ばねの個数やばね定数は任意に設定可能である。

以上に述べたシーラ塗布装置の作用を次に述べる。
図５は本発明に係る緩衝機構の作用図である。
（ａ）において、エア供給穴６５に圧縮エアＡを供給し、ピストン５２を矢印７１の向きに移動させると、ピストン５２に連結したピストンロッド４８及びフローティングベース３２は、圧縮ばね４２に抗して矢印７１の向きに移動すると共に係合凹部６１・・・に係合突起６２・・・が係合する。

そして、フローティングベース３２をシリンダユニット４１に係合しロックした状態で、ロボットアーム１３を旋回・移動させ、シーラ塗布位置におけるシーラ塗布部材２２のノズル（図２の符号３５）をワークに当たる直前の位置に停止させ、併せて、ガイド部材（図２の符号３８）の側部をドア周縁に当接する直前の位置に停止させる。

シリンダケース５１とフローティングベース３２の各々に係合凹部６１・・・及び係合突起６２・・・を互いに係合するように設け、係合凹部６１・・・に係合突起６２・・・を係合することで、シリンダユニット４１の中心線（図４の符号４１Ｃ）にフローティングベース３２の中心線（図４の符号３２Ｃ）を合わせるように構成したので、中心線４１Ｃとフローティングベース３２の中心線３２Ｃは一直線上に配置され、シーラ塗布部材（図２の符号２２）のノズル３５位置精度を高めることができる。ノズル３５の位置精度が高まるので、シリンダユニット４１のストロークを適切に設定することによって、ロボット１１のティーチング操作をより正確に行うことができる。

その際、ノズル（図２の符号３５）がシーラ塗布位置に当たる直前の位置までシリンダユニット４１に圧縮エアの供給を継続することで、ノズル３５がロボットアーム１３の旋回などによって揺動することなく、短時間でノズル３５を所定のシーラ塗布位置の近傍まで近接・停止させることができる。

（ｂ）において、ノズル（図２の符号３５）がシーラ塗布位置に当たる直前に、エア供給穴６５への圧縮エアＡの供給を停止すると、ピストンロッド４８は、圧縮ばね４２の弾発力により付勢され、ストロークＳだけ突出する。

（ｃ）において、シリンダ室６４は大気圧となるため、ノズル（図２の符号３５）に外力が作用すると、ノズル３５と一体のフローティングベース３２は、外力により追従し、例えば矢印７２のように傾く。この状態で、ノズル３５から所定量のシーラを吐出し、ロボット（図２の符号１１）にティーチングした動作で、ロボットアーム（図２の符号１３）を所定の送り速度で移動させ、シーラ塗布を行う。

シーラ塗布が完了したところで、ノズル３５を若干ワークから退避させた後、再度、フローティングベース３２をロックし、ロボットアーム１３を移動させ、原点に復帰して、シーラ塗布の１サイクルが完了する。

図４に戻って、ロボットアーム１３の先端に１個のシリンダユニット４１を連結し、このシリンダユニット４１のピストンロッド４８に揺動可能に１個のフローティングベース３２を介して１個のシーラ塗布部材２２を設け、フローティングベース３２とシリンダユニット４１の間に圧縮ばね４２を渡したので、複数のシリンダユニットは不要となり、緩衝機構２１を簡便に構成することができる。加えて、緩衝機構２１の小型化が可能となる。

緩衝機構２１を簡便に構成できるため、その着脱・調整などメンテナンス作業を容易に行うことができ、メンテナンスを短時間で済ませることができる。メンテナンス作業を容易に且つ短時間で行うことができるので、メンテナンス費用の低減を図ることができる。
ばねの数は１個であるから、ばね定数のばらつきを心配する必要はない。この結果、シーラ塗布部材２２の傾きを回避することができ、ティーチング操作の簡略化が図れる。

この他、本発明に係るシーラ塗布装置によれば、ピストンロッド４８の軸心４８Ｃが、ロボットアーム１３の中心線１３Ｃ上に位置するように、１個のシリンダユニット４１を配置したので、ピストンロッド４８Ｃに加わる力を直接的にロボットアーム１３で支承させることができる。

ロボットアーム１３の中心線１３Ｃからピストンロッド４８の軸心４８Ｃがずれている場合には、このずれ量に力を乗じたモーメントがロボットアーム１３に作用するが、請求項２によれはその心配はない。この結果、ロボットアーム１３の負担を軽減することができる。

ピストンロッド４８の軸心４８Ｃが、ロボットアーム１３の中心線１３Ｃ上に位置するように、１個のシリンダユニット４１を配置した。ピストンロッド４８の軸心４８Ｃをロボットアーム１３の中心線１３Ｃに合わせたので、ピストンロッド４８に加わる力を直接的にロボットアーム１３で支承させることができる。

ロボットアーム１３の中心線１３Ｃからピストンロッド４８の軸心４８Ｃがずれている場合には、このずれ量に力を乗じたモーメントがロボットアーム１３に作用するが、請求項２によれはその心配はない。この結果、ロボットアーム１３の負担を軽減することができる。

尚、請求項１では、ピストンロッドの軸が、ロボットアームの中心線から外してロボットアームの中心線に平行に位置するように、シリンダユニットを配置することは差し支えない。
請求項２では、より高圧な圧縮エアを用いてフローティングベース３２とシリンダユニット４１を強固に当接させた場合には、シリンダケースとフローティングベースに設ける係合突起及び係合突起に係合する係合凹部を省略することができる。

本実施例において、シーラ塗布装置は、接触式であるが、非接触式であっても差し支えない。また、自動車のドアのシーラ塗布工程に適用したが、エンジンフード、トランク、テールゲート等、車体のヘミング部にシーラを塗布する工程に適用可能であり、自動車の生産工程以外の、シーラ塗布工程に適用することは差し支えない。

本発明に係るシーラ塗布装置は、自動車の生産に好適である。

本発明に係るシーラ塗布装置を適用したシーラ塗布工程の説明図である。 本発明に係るシーラ塗布装置の側面図である。 図２の３部拡大図である。 図３の要部断面図である。 本発明に係る緩衝機構の作用図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１３…ロボットアーム、１３ａ…ロボットアームの先端、１３Ｃ…ロボットアームの中心線、２０…シーラ塗布装置、２１…緩衝機構、２２…シーラ塗布部材、３２…フローティングベース、３２Ｃ…フローティングベースの中心、４１…シリンダユニット、４１Ｃ…シリンダユニットの中心線、４２…圧縮ばね、４８…ピストンロッド、４８Ｃ…ピストンロッドの軸心、５１…シリンダケース、５２…ピストン、６１…係合凹部、６２…係合突起。

Claims (3)

1. ロボットアームの先端に緩衝機構を介してシーラ塗布部材が取り付けられたシーラ塗布装置において、
   前記緩衝機構は、前記ロボットアームの先端に連結するシリンダユニットと、
   前記シリンダユニットのピストンロッドに揺動自在に連結されるフローティングベースと、
   前記シリンダユニットの外周に、前記ピストンロッドを突出する方向に付勢するように設ける圧縮ばねと、を備えることを特徴とするシーラ塗布装置。
2. 前記ピストンロッドの軸心が、前記ロボットアームの中心線上に位置するように、前記シリンダユニットを配置したことを特徴とする請求項１記載のシーラ塗布装置。
3. 前記シリンダユニットのシリンダケースに複数個の係合凹部を設け、これらの係合凹部に対応する係合突起を前記フローティングベースに設け、又は前記シリンダユニットのシリンダケースに複数個の係合突起を設け、これらの係合突起に対応する係合凹部を前記フローティングベースに設け、
   前記係合凹部に前記係合突起を係合することで、前記シリンダユニットの中心に前記フローティングベースの中心を合わせることができるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシーラ塗布装置。

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