JP2015054306A - 粘性材料塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布面が垂直であっても塗布することが可能であり、かつ、粘性材料の塗布面に対する保持力を向上させることが可能な粘性材料塗布装置を提供する。【解決手段】塗布ガンに設けられたノズル４の内部には、ノズル４と同軸に延びる可撓性塗布ガイド６が、第１ノズル通路４１ａから第２ノズル通路４１ｂにかけて延びて設けられている。可撓性塗布ガイド６は、直方体形状に形成された圧入部６１と、圧入部６１の下面側中央部からノズル４の軸方向先端側に延びて先端部がノズル４の吐出部４２から突出した可撓性のガイド部６２とから構成される。シール剤塗布装置１を用いて塗布面Ｆにシール剤を塗布する際、可撓性塗布ガイド６のガイド部６２の先端部分を塗布面Ｆに押し付けると、当該先端部分が塗布面Ｆに沿って撓み、ガイド部６２を伝って吐出部４２から吐出されたシール剤が塗布面Ｆに塗りつけられる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車用板金部材などの塗布面にシール剤等の粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置に関するものである。

従来、シール剤などの高粘度材（粘性材料）を塗布面に塗布する手段として、ポンプから供給された粘性材料をロボットアームに搭載された塗布ガンのノズルから塗布面に吐出する装置が知られている。このような装置では、水平な塗布面に塗布することが一般的であり、垂直な塗布面に塗布することは粘性材料が塗布面に定着しにくいために困難である。

そこで、ノズルから粘性材料を高圧で噴出させて塗布面に塗布する方法が用いられる場合もある。しかしながら、ノズルから粘性材料を高圧で噴出する場合、塗布形状が一定せずに外観品質が低下したり、噴出位置が塗布位置からずれて的外れとなってしまったりすることがある。これに対し、例えば、特許文献１には、ノズルを塗布部位に沿って案内するガイド部材を塗布ガンの先端部分に取り付けた塗布装置が開示されている。この塗布装置は、ノズルが粘性材料の吐出量の変化によって塗布幅を変化させることができるとともに、ガイド部材によってノズルと塗布部位との距離を調整して的外れを防止している。

特開平５−２９３４１５号公報

しかしながら、このようにガイド部材によってノズルを塗布部位に案内したとしても、粘性材料の塗布面に対する保持力は、粘性材料と塗布面との間に形成される表面張力と粘着力とに依存する。そのため、粘性材料の塗布面に対する保持力が弱いために、塗布面に塗布された粘性材料が落ちてしまう場合がある。

そこで、本発明は、塗布面が垂直であっても塗布することが可能であり、かつ、粘性材料の塗布面に対する保持力を向上させることが可能な粘性材料塗布装置を提供することを目的とする。

本発明に係る粘性材料塗布装置は、粘性材料を送出する塗布ガンと、塗布ガンに設けられた筒状部材であって、塗布ガンから送出された粘性材料を軸方向一端側に形成された開口部から吐出するノズルと、ノズル内部に設けられたノズルの軸方向に延びる可撓性部材であって、ノズルの開口部から突出した一端側が塗布面に当接することによって、ノズルから吐出された粘性材料を塗布面に案内する可撓性塗布ガイドと、を備えたことを特徴とする。

これにより、ノズルから吐出された粘性材料を、ノズル内部に設けられた可撓性塗布ガイドによって塗布面に案内することができる。塗布面が垂直であっても粘性材料を塗布面に塗布することができる。また、粘性材料を案内する可撓性塗布ガイドが塗布面に当接することによって、塗布面に粘性材料を押し付けることができる。

本発明によれば、ノズルから吐出された粘性材料を可撓性塗布ガイドが塗布面に案内するので、例え塗布面が垂直であっても粘性材料を塗布面に塗布することができる。また、粘性材料を塗布面に押し付けることにより、塗布面に対する粘性材料の保持力を向上させることができる。

本発明のシール剤塗布装置の構成を概略的に示す概略図である。 本発明のノズルの断面図である。 本発明のシール剤塗布時におけるノズル先端部分の側面図である。 変形例１におけるノズルの断面図である。 変形例１の別実施形態のノズルの断面図である。 変形例１の別実施形態のノズルの断面図である。 変形例２におけるノズルの断面図である。 変形例３におけるノズルの断面図である。

図１乃至図３は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の実施形態は、粘性材料を塗布する粘性材料塗布装置のうち、産業用ロボットを用いて粘性材料であるシール剤を自動車用板金部品に塗布するシール剤塗布装置を例にして説明する。

図１に示すように、シール剤塗布装置１は、多関節タイプの産業用ロボット２と、産業用ロボット２のアーム２１の先端部に設けられた塗布ガン３と、塗布ガン３の先端部に設けられシール剤を吐出するノズル４と、シール剤を収容して塗布ガン３にシール剤を供給するポンプ５と、産業用ロボット２および塗布ガン３の動作を制御する図示しないコントローラとを備えている。

産業用ロボット２は、本体が左右方向に旋回可能であるとともに、アーム２１を上下および前後に動作させることが可能となっており、これにより、コントローラの制御に従って、任意の位置にアーム２１を移動させることができる。

塗布ガン３は、アーム２１の先端の回動自在な手首部に回動可能に設けられた筒状部材であり、一端側がポンプ５に接続したホース３１の他端側が接続されている。また、ホース３１にはレギュレータ３１ａが設けられており、ポンプ５から塗布ガン３へのシール剤の供給圧を制御している。

塗布ガン３の先端部には、パイプ３２を介して塗布ガン３と同軸に延びるノズル４が設けられている。図２（ａ）に示すように、ノズル４の内部には、シール剤が流通可能なノズル通路４１が設けられており、パイプ３２を介して塗布ガン３と連通している。塗布ガン３に供給されたシール剤は、パイプ３２とノズル通路４１を流通して、ノズル４の先端部に設けられた開口部である吐出部４２から吐出される。

ノズル４は、基端側と先端側とで径が異なっており、基端側が第１筒部４３を形成し、先端側が第１筒部４３よりも小径の第２筒部４４を形成している。また、ノズル４の内周面がノズル通路４１を形成しており、第１筒部４３の内周面によって第１ノズル通路４１ａが形成され、第２筒部４４の内周面によって第２ノズル通路４１ｂが形成されている。第１ノズル通路４１ａの基端側がパイプ３２と連通し、第２ノズル通路４１ｂの先端部が吐出部４２となっている。第１ノズル通路４１ａは第２ノズル通路４１ｂよりも大径となっており、第１ノズル通路４１ａの先端部と第２ノズル通路４１ｂの基端部との接続部分には、段部４１ｃが形成されている。

ノズル４の内部には、ノズル４と同軸に延びる可撓性塗布ガイド６が、第１ノズル通路４１ａから第２ノズル通路４１ｂにかけて延びて設けられている。なお、以下においては、ノズル４が鉛直に配置された状態、すなわち、吐出部４２が下方を向いた状態として説明する。可撓性塗布ガイド６は、直方体形状に形成された圧入部６１と、圧入部６１の下面側中央部からノズル４の軸方向先端側に延び、基端側から先端側に向かって径が小さくなる円錐形状に形成された可撓性のガイド部６２とから構成される。圧入部６１は、長手方向が第１ノズル通路４１ａの直径と同程度に形成され、短手方向が第２ノズル通路４１ｂの直径よりも小さく形成されている。ガイド部６２は、基端部分は第２ノズル通路４１ｂよりも小径に形成され、先端部分が吐出部４２よりも下方に突出している。

可撓性塗布ガイド６は、圧入部６１が第１ノズル通路４１ａの下端付近に圧入することによって、ノズル４の内部に保持される。したがって、圧入部６１は第１ノズル通路４１ａに位置し、ガイド部６２は第２ノズル通路４１ｂに位置する。ノズル４に保持されるのは圧入部６１のみであり、ガイド部６２はノズル通路４１に接触していないためるため、ガイド部６２は自在に撓ませることができる。また、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、圧入部６１の短手方向は、第１ノズル通路４１ａおよび第２ノズル通路４１ｂの直径よりも小さく、ガイド部６２は、第２ノズル通路４１ｂよりも小径であるため、ノズル通路４１と可撓性塗布ガイド６との間には、シール剤が流通可能な隙間が形成されている。シール剤塗布装置１を用いて塗布面Ｆにシール剤を塗布する際、可撓性塗布ガイド６のガイド部６２のノズル４から突出した部分（先端部分）を塗布面Ｆに押し付ける。塗布面に押し付けられたガイド部６２の先端部分は、塗布面Ｆに沿って撓み、図３に示すように、ガイド部６２の先端部の側面が塗布面Ｆに接触する。

ポンプ５は、シール剤が収容された容器５１と、容器５１の内周面に圧入されたプレート５２と、プレート５２の上面から上方に延びるロッド５３ａを有するエアシリンダ５３とを備えている。エアシリンダ５３によってロッド５３ａの下端に連結したプレート５２を下降させると、ロッド５３ａを介して容器５１内のシール剤を押し上げて塗布ガン３へと供給する。

ポンプ５から塗布ガン３に供給されたシール剤は、パイプ３２を流通して、第１ノズル通路４１ａに流入する。第１ノズル通路４１ａに流入したシール剤は第１ノズル通路４１ａを流通し、圧入部６１と第２ノズル通路４１ｂの基端部との隙間から、第２ノズル通路４１ｂへと流入する。第２ノズル通路４１ｂへと流入したシール剤は、第２ノズル通路４１ｂをガイド部６２の側面を伝って流通する。そして、吐出部４２に到達したシール剤は、ガイド部６２の側面を伝って吐出部４２からノズル４の外部へと吐出される。吐出部４２から吐出されたシール剤は、ガイド部６２の側面を伝ってガイド部６２の先端側に向かって流れ、塗布面Ｆのガイド部６２の先端部分が接触している部分から塗布面Ｆに塗布される。塗布面Ｆに塗布されたシール剤は、塗布面Ｆに接触しているガイド部６２の側面によって塗布面Ｆに塗りつけられる。

以上のように構成された粘性材料塗布装置であるシール剤塗布装置１によれば、ノズル４のノズル通路４１に設けられた可撓性塗布ガイド６の先端部分が吐出部４２から突出している。そして、吐出部４２から吐出されたシール剤（粘性材料）は、可撓性塗布ガイド６によって塗布面Ｆの可撓性塗布ガイド６が接触している部分に案内されて塗布される。これにより、ノズル４から吐出されるシール剤は可撓性塗布ガイド６を伝って流れていくので、塗布面が垂直であっても塗布することができる。また、シール剤は、塗布面Ｆに接触しているガイド部６２の側面によって塗布面Ｆに塗りつけられるので、塗布面Ｆに対するシール剤の保持力を向上させることができ、また、シール剤をガイド部６２によって押し伸ばすことにより塗布状態を安定させることができる。さらに、シール剤は塗布面Ｆのガイド部６２の先端部分が接触している部分に塗布されるので、塗布位置のズレを生じにくくすることができる。

（変形例１）
次に、図４を用いて、ノズルおよび可撓性塗布ガイドの変形例として、ノズル１０４および可撓性塗布ガイド１０６について説明する。なお、上記実施例と重複または同一の部分の説明については省略する。

図４に示すように、ノズル１０４は、基端側が第１筒部１４３を形成し、先端側が第１筒部１４３よりも小径の第２筒部１４４を形成している。また、第１筒部１４３の内周面によって第１ノズル通路１４１ａが形成され、第２筒部１４４の内周面によって第２ノズル通路１４１ｂが形成され、第２ノズル通路１４１ｂの先端部が吐出部１４２となっている。第１筒部１４３は第２筒部１４４側の部分が、第２筒部１４４側に向かって径が小さくなるテーパ形状に形成されている。したがって、第１ノズル通路１４１ａの先端部と第２ノズル通路１４１ｂの基端部との接続部分の段部１４１ｃは、軸方向に向かって傾斜した形状になっている。

第１ノズル通路１４１ａから第２ノズル通路１４１ｂにかけて延びる可撓性塗布ガイド１０６は、ノズル１０４と同軸の略円筒形状に形成された弁体部１６１と、弁体部１６１の底面からノズル１０４の先端方向に延びる略円筒形状に形成されたガイド部１６２とから構成される。図４（ｂ）に示すように、弁体部１６１の直径は、第１ノズル通路１４１ａの直径よりも小さく、かつ、第２ノズル通路１４１ｂの直径よりも大きく形成されている。また、図４（ａ）に示すように、弁体部１６１の先端側の面（底面）は、段部１４１ｃと同程度の角度で軸方向に向かって傾斜したテーパ形状に形成されている。ガイド部１６２は、図４（ａ）および図４（ｃ）に示すように、第２ノズル通路１４１ｂよりも小径かつ長く形成され、先端部が吐出部１４２から突出している。

可撓性塗布ガイド１０６は、ノズル４に固定されることなく、弁体部１６１の底面が段部１４１ｃに載置された状態で、第１ノズル通路１４１ａから第２ノズル通路１４１ｂにかけて配置されている。そして、第１ノズル通路１４１ａにシール剤が流入すると、図４（ａ）に示すように、シール剤の圧力によって可撓性塗布ガイド１０６は吐出部１４２側へと移動する。これにより、弁体部１６１が段部１４１ｃに嵌り込み、第１ノズル通路１４１ａと第２ノズル通路１４１ｂとは、弁体部１６１によって遮断される。一方、ガイド部１６２の先端部を塗布面に押し付けると、図４（ｄ）に示すように、可撓性塗布ガイド１０６は反力によって吐出部１４２の反対側へと移動する。これにより、弁体部１６１の下面と段部１４１ｃとの間に隙間が生じて、第１ノズル通路１４１ａから第２ノズル通路１４１ｂへとシール剤の流通が可能になる。

このように、可撓性塗布ガイド１０６は、シール剤を塗布する際は、ノズル４の軸方向に自在に移動させることができる。すなわち、ガイド部１６２の先端部を塗布面に強く押し付けると、弁体部１６１の下面と段部１４１ｃとの間に隙間が大きくなり、ガイド部１６２の先端部を塗布面に押し付ける力を弱めると、弁体部１６１の下面と段部１４１ｃとの間に隙間が小さくなる。また、ガイド部１６２の先端部を塗布面から離すと、弁体部１６１が段部１４１ｃに嵌り込む。したがって、シール剤を塗布する際は、ガイド部１６２の先端部を塗布面に押し付ける力を調整することで、シール剤の吐出量を調整することができる。

以上のように構成された変形例１によれば、可撓性塗布ガイド１０６は、ノズル１０４の軸方向に移動自在に設けられ、弁体部１６１によって、第１ノズル通路１４１ａと第２ノズル通路１４１ｂとの間のシール剤の流路を開閉することができる。これにより、可撓性塗布ガイド１０６は、シール剤を塗布面に案内する役割を果たすとともに、シール剤の流路のバルブの役割を果たすことができる。また、ガイド部１６２の先端部を塗布面から離すと、第１ノズル通路１４１ａと第２ノズル通路１４１ｂとが遮断されるので、吐出部１４２からのシール剤が垂れ落ちることを防止することができる。

なお、上記変形例１においては、ガイド部１６２は略円筒形状に形成されているが、図５に示すように、ガイド部１６２をスクリュー形状に形成してもよい。ガイド部１６２がスクリュー形状であることにより、第２ノズル通路１４１ｂを流通するシール剤の圧力によって可撓性塗布ガイド１０６を周方向に回転させることができる。シール剤を塗布面Ｆに塗布する際に可撓性塗布ガイド２０６が回転すると、塗布面Ｆにおけるガイド部１６２が接触している範囲が広がり、シール剤の塗布範囲を広げることができるとともに、塗布面Ｆに塗布するシール剤の厚さを均すことができる。

また、図６に示すように、可撓性塗布ガイド１０６の内部に空気が流通可能な流路１６３を設けてもよい。流路１６３は、弁体部１６１およびガイド部１６２の中心軸に沿って延び、一端側が図示しないコンプレッサなどの空気供給手段に接続している。流路１６３の他端側は、ガイド部１６２の側面に形成された開口部に連通している。図６の矢印で示すように流路１６３に空気を送り込むことで、ノズル１０４の先端部分を流通するシール剤の流速を加速させ、高速でシール剤を塗布面Ｆに塗布することができる。また、シール剤が吐出部１４２から空気によって噴出されるので、高粘度のシール剤がノズル１０４内に留まってしまい、塗布面Ｆにシール剤を塗布できないという不具合の発生を防止することができる。

（変形例２）
次に、図７を用いて、ノズルおよび可撓性塗布ガイドの変形例として、ノズル２０４および可撓性塗布ガイド２０６について説明する。なお、上記実施例と重複または同一の部分の説明については省略し、また、上記実施例と同一の構成部分は、同一の符号を付して示す。

図７に示すように、ノズル２０４は、基端側が第１筒部２４３を形成し、先端側が第１筒部２４３よりも小径の第２筒部２４４を形成している。また、第１筒部２４３の内周面によって第１ノズル通路２４１ａが形成され、第２筒部２４４の内周面によって第２ノズル通路２４１ｂが形成され、第２ノズル通路２４１ｂの先端部が吐出部２４２となっている。第１筒部２４３は、第２筒部２４４側の部分が第２筒部２４４側に向かって径が小さくなるテーパ形状に形成されており、段部２４１ｃが軸方向に向かって傾斜した形状になっている。

ノズル２０４は、塗布ガン３に対して軸方向に移動可能に設けられている。具体的には、第２筒部２４４の外周面には、ノズル２０４の軸方向に沿ってラック歯２０４ａが設けられており、また、ラック歯２０４ａと対向する位置に、塗布ガン３に固定されたウォームギア２０４ｂが設けられている。ウォームギア２０４ｂは、図示しないモータ等の駆動手段によって回転し、ウォームギア２０４ｂの回転を制御することにより、ノズル２０４を塗布ガン３に対して軸方向に自在に移動させることができる。

第１ノズル通路２４１ａから第２ノズル通路２４１ｂにかけて配置された可撓性塗布ガイド２０６は、ノズル２０４と同軸の略円筒形状に形成された弁体部２６１と、弁体部２６１の底面からノズル２０４の先端方向に延びる略円筒形状に形成されたガイド部２６２とから構成される。弁体部２６１の直径は、第１ノズル通路１４１ａの直径よりも小さく、かつ、第２ノズル通路２４１ｂの直径よりも大きく形成されている。また、弁体部２６１の先端側の面（底面）は、段部２４１ｃと同程度の角度で軸方向に向かって傾斜したテーパ形状に形成されている。ガイド部２６２は、第２ノズル通路２４１ｂよりも小径かつ長く形成され、先端部が吐出部２４２から突出している。

第１ノズル通路２４１ａには、パイプ２３２が配置されている。パイプ２３２は、第１ノズル通路２４１ａと同軸の円筒形状であり、第１ノズル通路２４１ａよりも小径に形成されている。そして、パイプ２３２は、一端側が塗布ガン３に接続し、他端側が第１ノズル通路２４１ａの中間部付近まで延びている。

可撓性塗布ガイド２０６の弁体部２６１とパイプ２３２とは略同径に形成されており、弁体部２６１のノズル２０４基端側がパイプ２３２の他端部に嵌合して固定されている。したがって、可撓性塗布ガイド２０６は、ノズル２０４には固定されておらず、パイプ２３２に固定されている。

ウォームギア２０４ｂを回転させると、ノズル２０４が上方または下方に移動する。このとき、可撓性塗布ガイド２０６は、パイプ２３２に固定されているため移動しない。したがって、ノズル２０４の上下移動により、ノズル２０４と可撓性塗布ガイド２０６との上下方向の位置関係が変化することになる。そのため、段部２４１ｃと弁体部２６１との距離は、ウォームギア２０４ｂの回転に応じて、離れたり近づいたりすることになる。

以上のように構成された変形例２によれば、ウォームギア２０４ｂの回転を制御することにより、段部２４１ｃと弁体部２６１との距離を調整することができる。すなわち、ノズル２０４の上下移動の制御によって、第１ノズル通路２４１ａと第２ノズル通路２４１ｂとの間でバルブの役割を果たす弁体部２６１を制御することが可能になる。これにより、第１ノズル通路２４１ａから第２ノズル通路２４１ｂへのシール剤の流通量を調整することによって、シール剤の吐出の有無、およびシール剤の吐出量を制御することができる。

（変形例３）
次に、図８を用いて、ノズルおよび可撓性塗布ガイドの変形例として、ノズル３０４および可撓性塗布ガイド３０６について説明する。なお、上記実施例と重複または同一の部分の説明については省略する。

図８に示すように、ノズル３０４は、円筒形状に形成され、内周面によってシール剤が流通可能なノズル通路３４１を形成している。ノズル３０４の中間部分は内径方向に凹んでおり、これにより、ノズル通路３４１の中間部分の側壁には、内径方向に突出した係止部３４１ａが形成されている。

可撓性塗布ガイド３０６は、ノズル３０４の中心軸を螺旋軸とし、ノズル３０４の中央部付近から先端側に向かって螺旋の径が小さくなるように形成された竹の子ばねである。可撓性塗布ガイド３０６は、ノズル通路３４１に設けられ、ノズル通路３４１と略同径に形成された基端部分（座巻部分）が係止部３４１ａに係止され、先端部分が吐出部３４２から突出している。可撓性塗布ガイド３０６は、通常時においては密着巻きされた状態であるが、ノズル通路３４１をシール剤が流通するとシール剤の圧力によって伸張する。そのため、ノズル通路３４１におけるシール剤の圧力が大きいほど、可撓性塗布ガイド３０６は伸張し、ばね線の間隔が大きくなる。

したがって、ノズル通路３４１におけるシール剤の圧力が小さいときは、密着巻きされた可撓性塗布ガイド３０６が、ノズル通路３４１におけるシール剤の流通を遮断する。一方、ノズル通路３４１におけるシール剤の圧力が大きいときは、シール剤は、広がったばね線の間からノズル３０４の外部へと吐出されて塗布面に塗布される。ばね線の間隔は、シール剤の圧力に応じた距離となり、シール剤の圧力が大きいほどばね線の間隔が広がり、シール剤の塗布量が大きくなる。このように、可撓性塗布ガイド３０６はノズル３０４のバルブの役割を果たし、シール剤の塗布量を調整することが可能となる。

なお、上記の実施例においては、粘性材料としてシール剤に粘性材料塗布装置を用いているが、これに限らず、塗料などのその他の粘性材料に用いてもよい。また、可撓性塗布ガイドの形状は、円柱形状や円錐形状に限らず、例えば、断面形状が矩形であったり、楕円であったり、星形であったりしてもよい。

１ シール剤塗布装置
２ 産業用ロボット
３ 塗布ガン
４，１０４，２０４，３０４ ノズル
５ ポンプ
６，１０６，２０６，３０６ 可撓性塗布ガイド
２１ アーム
３１ ホース
３１ａ レギュレータ
３２，２３２ パイプ
４１，３４１ ノズル通路
４１ａ，１４１ａ，２４１ａ 第１ノズル通路
４１ｂ，１４１ｂ，２４１ｂ 第２ノズル通路
４１ｃ，１４１ｃ，２４１ｃ 段部
４２，１４２，２４２，３４２ 吐出部
４３，１４３，２４３ 第１筒部
４４，１４４，２４４ 第２筒部
５１ 容器
５２ プレート
６１ 圧入部
６２，１６２，２６２ ガイド部
１６１，２６１ 弁体部
１６３ 流路
２０４ａ ラック歯
２０４ｂ ウォームギア
３４１ａ 係止部
Ｆ 塗布面

Claims (2)

1. 粘性材料を送出する塗布ガンと、
   塗布ガンに設けられた筒状部材であって、塗布ガンから送出された粘性材料を軸方向一端側に形成された開口部から吐出するノズルと、
   ノズル内部に設けられたノズルの軸方向に延びる可撓性部材であって、ノズルの開口部から突出した一端側が塗布面に当接することによって、ノズルから吐出された粘性材料を塗布面に案内する可撓性塗布ガイドと、
   を備えたことを特徴とする粘性材料塗布装置。
2. 可撓性塗布ガイドは、ノズルに対して軸方向に移動可能に設けられているとともに、可撓性塗布ガイドの移動によってノズル内の粘性材料の流路を閉鎖可能な弁体を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の粘性材料塗布装置。
   
   

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