JP2017006886A - シーラント塗布装置及びシーラント塗布製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】航空機等の部品へのシーラントの塗布作業を安定的かつ簡易に行えるようにすることである。【解決手段】実施形態に係るシーラント塗布装置は、剛体かつ筒状のカートリッジ受け、押出部材及び駆動機構を備える。剛体かつ筒状のカートリッジ受けは、シーラントを封入したカートリッジを、前記カートリッジのノズルが一端側において開口する一方、前記カートリッジに設けられたプランジャが内部となる状態でセットする。押出部材は、前記カートリッジ受けの内部において、空気圧で膨らんだゴムで前記プランジャを前記カートリッジの壁面に押し当てながら剛体部で前記プランジャを前記ノズル側に押し出す。駆動機構は、前記押出部材を少なくとも軸方向に往復移動させる。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、シーラント塗布装置及びシーラント塗布製品の製造方法に関する。

航空機の燃料タンクの部品を組立てる際には、部品の合わせ面やファスナを挿入する孔からの燃料の漏洩を防止するために、シーラント（シール剤）が塗布される。従来、シーラントの塗布は、手作業で行われている。具体的には、シーラントが封入されたカートリッジのプランジャを押し込んでシーラントが吐出される。そして、吐出されたシーラントを作業者がヘラでワークに塗布している。

また、ファスナにシーラントを均一に塗布できるように、シーラントの吐出量を一定に制御するシール塗布装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−２４００１５号公報

しかしながら、シーラントが封入された汎用のカートリッジ及びプランジャは樹脂製であるため、プランジャを押した際に変形が生じ、カートリッジとプランジャの間からシーラントが漏れ出す場合がある。

そこで、本発明は、航空機等の部品へのシーラントの塗布作業を安定的かつ簡易に行えるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係るシーラント塗布装置は、剛体かつ筒状のカートリッジ受け、押出部材及び駆動機構を備える。剛体かつ筒状のカートリッジ受けは、シーラントを封入したカートリッジを、前記カートリッジのノズルが一端側において開口する一方、前記カートリッジに設けられたプランジャが内部となる状態でセットする。押出部材は、前記カートリッジ受けの内部において、空気圧で膨らんだゴムで前記プランジャを前記カートリッジの壁面に押し当てながら剛体部で前記プランジャを前記ノズル側に押し出す。駆動機構は、前記押出部材を少なくとも軸方向に往復移動させる。
また、本発明の実施形態に係るシーラント塗布製品の製造方法は、シーラントを封入したカートリッジを、前記カートリッジのノズルが一端側において開口する一方、前記カートリッジに設けられたプランジャが内部となる状態で剛体かつ筒状のカートリッジ受けにセットするステップと、前記カートリッジ受けの内部において、空気圧で膨らんだゴムで前記プランジャを前記カートリッジの壁面に押し当てながら押出部材の剛体部で前記プランジャを前記ノズル側に押し出すステップと、前記プランジャを押し出すことによって前記カートリッジから吐出した前記シーラントをワークに塗布することによってシーラント塗布製品を製造するステップとを有するものである。

本発明の実施形態に係るシーラント塗布装置の構成図。 図１に示すシーラント塗布装置によるシーラントの塗布位置の例を示す断面図。

本発明の実施形態に係るシーラント塗布装置及びシーラント塗布製品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係るシーラント塗布装置の構成図である。

シーラント塗布装置１は、ワークにシーラントＳを塗布するための装置である。シーラント塗布装置１は、カートリッジ受け２、押出部材３、駆動機構４、制御装置５及びエア供給系６を有する。

カートリッジ受け２は、シーラントＳが封入された既製のカートリッジＫをセットするための構成要素である。カートリッジＫには、シーラントＳを吐出するためのノズルＫ１と、圧力を負荷してシーラントＳを押し出すためのプランジャＰが設けられる。具体的には、カートリッジＫは概ね円筒状の構造を有しており、一端にノズルＫ１が取付けられ、他端に凹んだドーム状の面を表面側に形成するプランジャＰが取付けられる。そして、プランジャＰとノズルＫ１との間にシーラントＳが充填された状態でカートリッジＫが提供される。プランジャＰは、凹んだ押出面に圧力を加えると、円筒状の壁面の内側を滑ってノズルＫ１側に移動するように構成されている。このため、プランジャＰの凹んだ押出面を押下するとノズルＫ１からシーラントＳを吐出することができる。

しかしながら、典型的なカートリッジＫ及びプランジャＰは樹脂製である。このため、プランジャＰを押した際にカートリッジＫに変形が生じ、プランジャＰの端部からシーラントＳが漏れ出す場合がある。

そこで、カートリッジ受け２は、筒状の剛体で構成される。例えば、カートリッジ受け２を、金属製の円筒２Ａの一端を、ノズルＫ１のみを開口させることが可能な貫通孔を有する受け部材２Ｂで閉塞した構造とすることができる。これにより、カートリッジＫのノズルＫ１が円筒２Ａの一端側に設けられた受け部材２Ｂの貫通孔から開口する一方、カートリッジＫに設けられたプランジャＰが内部となる状態で、カートリッジＫをカートリッジ受け２にセットすることができる。しかも、カートリッジＫの外周面を保護する円筒２Ａは剛体であるため、カートリッジＫ及びプランジャＰの変形を防止することができる。

特に、カートリッジＫとして、円筒状の壁面のプランジャＰ側における端部に、外側に向かってリング状の凸部を設けたものが多く流通している。すなわち、図示されるようにカートリッジＫのプランジャＰ側における壁面の端部の直径が、他の壁面の部分の直径よりも大きいものが流通している。このため、図示されるように金属製の円筒２Ａの内径を、カートリッジＫの円筒状の壁面の外径に合わせて製作すれば、カートリッジＫのプランジャＰ側における壁面の端部を、金属製の円筒２Ａの一端に引っ掛けることによって円筒２Ａ内にカートリッジＫを安定的に保持することができる。その場合には、円筒２Ａの長さは、カートリッジＫの長さに合わせて決定されることになる。

押出部材３は、カートリッジ受け２の内部において、カートリッジＫに設けられたプランジャＰをノズルＫ１側に押し出すための構成要素である。具体的には、押出部材３は、カートリッジ受け２の円筒２Ａの内側に嵌り込んで軸方向に往復移動するように構成されている。従って、押出部材３は、円筒２Ａの内側を往復移動するピストンであるということもできる。また、押出部材３は、プランジャＰを押し込むためのプランジャロッドとしても機能する。

特に、押出部材３は、空気圧で膨らんだゴム３ＡでプランジャＰをカートリッジＫの壁面に押し当てながら剛体部３ＢでプランジャＰを押し出すように構成されている。すなわち、押出部材３は、カートリッジＫのプランジャＰを押し出すための剛体部３Ｂに加えて空気圧で膨らむゴム３Ａを有している。そして、バルーンのようにゴム３Ａを膨らませることによって、プランジャＰの縁を凹んだ押出面の内側からカートリッジＫの内壁に押し当てることができるように構成されている。

カートリッジＫの外側は、上述したようにカートリッジ受け２の円筒２Ａによって拘束される。従って、プランジャＰの縁及びカートリッジＫの壁面は、空気圧で膨らんだゴム３Ａと、円筒２Ａとの間に挟み込まれる。このため、プランジャＰをカートリッジＫの側面と常に密着させた状態でプランジャＰを押し込むことができる。その結果、カートリッジＫの変形のみならず、プランジャＰの縁に隙間が開くことを防止することができる。これにより、プランジャＰの縁からのシーラントＳの漏洩を確実に防止することができる。

このような機能を有する押出部材３は、エアピッカー３Ｃの先端に剛体部３Ｂとしてスペーサを設けることによって簡易に構成することができる。エアピッカー３Ｃは、金属柱３Ｄの回りにゴム３Ａを巻き付けた構造を有し、ゴム３Ａと金属柱３Ｄとの間の空間における気密性が得られるように構成される。エアピッカー３Ｃの金属柱３Ｄには、エアの流路が形成され、エアの入口は外部に開口する一方、エアの出口はゴム３Ａと金属柱３Ｄとの間の空間において開口する。従って、エアの入口からエアを供給すると、エアがゴム３Ａと金属柱３Ｄとの間の空間に充満してゴム３Ａがバルーンとしてリング状に膨らむ。

このような構造を有するエアピッカー３Ｃのゴム３Ａを押出部材３のゴム３Ａとして利用することができる。これにより、既製品を用いて簡易に押出部材３を構成することができる。押出部材３には、プランジャＰの縁を内側から円筒２Ａに向かって円状に押し広げる機能の他、プランジャＰを押し込む機能を設ける必要がある。そこで、エアピッカー３Ｃを構成する金属柱３Ｄの先端に、プランジャＰの凹みに合わせた凸状の金属等の剛体を剛体部３Ｂとして固定することができる。

典型的なプランジャＰの縁の内側には、リング状のリブＰ１が設けられている。そこで、プランジャＰを押し込む際には、押出部材３のゴム３Ａを膨らませてプランジャＰの内側の縁に設けられたリング状のリブＰ１に押し当てることが、押出部材３のゴム３ＡとプランジャＰとの間における滑りを防止する観点から好適である。すなわち、押出部材３のゴム３Ａを膨らませてプランジャＰの内側にあるリブＰ１に食い込ませることによって、押出部材３とプランジャＰとの間におけるずれを防止することができる。もちろん、既製のプランジャＰの縁の内側にリブＰ１が設けられていない場合には、リブＰ１を滑り止めとして取付けるようにしてもよい。

駆動機構４は、押出部材３を少なくとも軸方向に往復移動させる装置である。駆動機構４の構造は、押出部材３を少なくとも軸方向に往復移動させることが可能であれば任意である。図示された例では、モータ４Ａの出力軸をボールスクリュー４Ｂと連結することによって、押出部材３を軸方向に往復移動させる駆動機構４が構成されている。

より具体的には、モータ４Ａの出力軸に減速機４Ｃを介して第１のプーリ４Ｄが連結され、第１のプーリ４Ｄがボールスクリュー４Ｂの一端に固定された第２のプーリ４Ｅとベルト４Ｆで連結されている。このため、モータ４Ａが駆動すると、出力軸の回転が減速機４Ｃによって適切な回転速度に調節された後、プーリ４Ｄ、４Ｅとベルト４Ｆでボールスクリュー４Ｂに伝達される。従って、モータ４Ａの駆動によってボールスクリュー４Ｂを回転軸方向に往復移動させることができる。

ボールスクリュー４Ｂの他端には、押出部材３が連結される。このため、ボールスクリュー４Ｂの回転軸方向への移動によって、押出部材３を、プランジャＰを押し込む方向又は押出部材３をプランジャＰから引離す方向に移動させることができる。

カートリッジＫをノズルＫ１が下向きとなるようにセットする場合には、図示されるように、ボールスクリュー４Ｂ、押出部材３及びカートリッジ受け２の円筒２Ａの各中心軸が鉛直方向に同軸上となるように配置される。そのため、鉛直方向にスライド可能なスライドアーム２Ｃを設け、カートリッジＫが挿入された円筒２Ａの押出部材３側における一端をスライドアーム２Ｃによって支えるようにすることがカートリッジＫの安定化に繋がる。すなわち、カートリッジＫが挿入された円筒２Ａの両端を支えることによって、押出部材３でプランジャＰに圧力を負荷しても、カートリッジＫが挿入された円筒２Ａの転倒を防止することが可能となる。つまり、カートリッジＫが挿入された円筒２Ａの両端を、スライドアーム２Ｃ及び受け部材２Ｂの２つの保持部材によって保持することが安定化の観点から好適である。

駆動機構４には、押出部材３を軸方向に往復移動させる駆動軸の他、シーラントＳの塗布位置に応じた駆動軸を設けてもよい。例えば、押出部材３を直線移動させる単一又は複数の駆動軸を設けて門型の駆動機構を構成することができる。或いは、シーラントＳの塗布対象となるワークを移動させる単一又は複数の駆動軸を有する駆動機構をシーラント塗布装置１に設けてもよい。別の例として、押出部材３を軸方向に往復移動させる駆動機構４を多関節アームを有するロボットに取付けるようにしてもよい。すなわち、ロボットのアームの先端に駆動機構４を取付けることによってシーラント塗布装置１を構成することができる。特に、シーラントＳの塗布位置に応じた駆動軸を設ければ、シーラントＳの塗布作業を自動化することができる。

制御装置５は、駆動機構４を制御する装置である。制御装置５は、駆動機構４の制御プログラムを実行するプロセッサ等の処理回路によって構成することができる。制御装置５には、駆動機構４を制御することによってカートリッジＫからシーラントＳを吐出させる機能の他、駆動機構４を制御することによってカートリッジＫから吐出されるシーラントＳの量を調節する機能を設けることができる。すなわち、駆動機構４の制御によってシーラントＳを定量吐出させることができる。

例えば、駆動機構４がボールスクリュー４Ｂで構成される場合であれば、ボールスクリュー４Ｂの回転速度を一定にする制御によってシーラントＳの吐出量を一定にすることができる。或いは、押出部材３のプランジャＰへの押し付け力を測定する圧力センサを設け、押し付け力が一定となるようにフィードバック制御を行うようにしてもよい。

エア供給系６は、押出部材３のゴム３Ａを膨らませるためのエアを供給するシステムである。このため、エア供給系６は、エアコンプレッサ６Ａにエア供給管６Ｂを連結して構成される。押出部材３の部品としてエアピッカー３Ｃが用いられる場合には、エア供給管６Ｂの出口が継手６Ｃを介してエアピッカー３Ｃに設けられたエアの入口と連結される。

エア供給系６を駆動機構４の駆動と連動させる場合には、制御装置５によりエア供給系６を制御することができる。例えば、ボールスクリュー４Ｂの移動によって押出部材３の先端の位置が、プランジャＰの初期位置に相当する位置となった場合に、エアの供給が開始されるようにエア供給系６を制御することができる。

（動作及び作用）
次にシーラント塗布装置１を用いたシーラント塗布製品の製造方法について説明する。

まず、シーラントＳが封入されたカートリッジＫが準備される。特に航空機の部品用のシーラントＳとしては、主剤と硬化剤とを混合した常温硬化性のシーラントＳが用いられる場合が多い。このような２液性のシーラントＳは、樹脂製のカートリッジＫ及び樹脂製のプランジャＰに封入され、未使用の状態で硬化しないよう冷凍された状態で提供される。従って、シーラントＳの使用時には解凍される。

次に、シーラントＳが封入されたカートリッジＫがシーラント塗布装置１に備えられる剛体かつ筒状のカートリッジ受け２にセットされる。具体的には、カートリッジＫのノズルＫ１が一端側において開口する一方、カートリッジＫに設けられたプランジャＰが内部となる状態で、カートリッジ受け２の円筒２ＡにカートリッジＫが挿入される。これにより、受け部材２Ｂの貫通孔からカートリッジＫのノズルＫ１が開口する。

図１に例示されるように、カートリッジＫのプランジャＰ側における端部にリング状の鍔が設けられている場合には、カートリッジＫの鍔が円筒２Ａの一端に引っ掛かかるようにカートリッジＫを円筒２Ａの内部に挿入した状態で、受け部材２Ｂの上に設置することができる。その後、スライドアーム２Ｃを押し下げてカートリッジＫが挿入された円筒２ＡのプランジャＰ側における端部を支えることができる。これにより、カートリッジＫが挿入された円筒２Ａがシーラント塗布装置１に強固に固定される。

一方、シーラントＳの塗布対象となるワークがセットされる。シーラントＳが塗布されるワークの例としては、航空機の燃料タンクを構成する主翼外板（パネル）やアクセスパネル等の部品と桁（スパー）、小骨（リブ）、縦通材（ストリンガー）等の部品とを組立てた航空機構造体が挙げられる。

図２は図１に示すシーラント塗布装置１によるシーラントＳの塗布位置の例を示す断面図である。

図２に示すようにシーラントＳが塗布される箇所の例としては、部品Ｗ１、Ｗ２同士の接合部分やファスナＦの周辺など、燃料タンクの内部と外部との間において燃料漏れを防止する必要がある箇所が挙げられる。

このため、これらのシーラントＳの塗布位置がカートリッジＫのノズルＫ１の先となるようにワークがセットされる。或いは、駆動機構４が多関節ロボット等の多軸の駆動機構である場合には、制御装置５の制御下において駆動機構４が駆動し、シーラントＳの塗布位置がカートリッジＫのノズルＫ１の先となるようにワーク及びカートリッジＫの少なくとも一方が位置決めされる。

ワークとカートリッジＫとの相対的な位置決めが完了すると、シーラントＳの塗布作業を開始することができる。そのために、制御装置５の制御下において駆動機構４のモータ４Ａが駆動し、ボールスクリュー４Ｂが回転する。これにより、ボールスクリュー４Ｂとともに押出部材３が移動し、押出部材３の先端がカートリッジＫのプランジャＰに到達する。

そうすると、エア供給系６が駆動し、エアコンプレッサ６Ａからエア供給管６Ｂを介して圧縮エアが押出部材３のエアピッカー３Ｃに供給される。このため、エアピッカー３Ｃのゴム３Ａがカートリッジ受け２の内部において空気圧で膨らむ。これにより、エアピッカー３Ｃのゴム３ＡでプランジャＰの縁が内側からカートリッジＫの内壁側に押し当てられる。すなわち、プランジャＰの縁とカートリッジＫの壁面が、エアピッカー３Ｃのゴム３Ａとカートリッジ受け２の円筒２Ａとの間に挟まれる。このため、プランジャＰの縁とカートリッジＫの壁面が確実に密着する。

この時、エアピッカー３Ｃのゴム３Ａが、プランジャＰの縁の内側に設けられたリング状のリブＰ１に当たるように、押出部材３の位置決めを行うことができる。これにより、エアピッカー３Ｃのゴム３ＡとプランジャＰとの間におけるずれを防止することができる。すなわち、プランジャＰの縁の内側に設けられたリング状のリブＰ１を、押出部材３とプランジャＰとの間における滑り止めとして利用することができる。

エアピッカー３Ｃのゴム３Ａが十分に膨らんでプランジャＰの縁がカートリッジＫの壁面と密着すると、プランジャＰの押下を開始することができる。そのために、制御装置５の制御下において駆動機構４のモータ４Ａが駆動し、ボールスクリュー４Ｂが回転する。これにより、ボールスクリュー４Ｂとともに押出部材３が移動し、押出部材３の先端に設けられた剛体部３ＢがカートリッジＫのプランジャＰを押下する。すなわち、カートリッジ受け２の内部において、空気圧で膨らんだエアピッカー３Ｃのゴム３Ａで内側からプランジャＰの縁をカートリッジＫの壁面に押し当てながら押出部材３の剛体部３ＢでプランジャＰがノズルＫ１側に押し出される。

この結果、プランジャＰの縁からシーラントＳが漏れ出すことなくカートリッジＫのノズルＫ１からシーラントＳが吐出する。そして、プランジャＰを押し出すことによってカートリッジＫから吐出したシーラントＳがワークに塗布される。

シーラントＳの塗布位置が直線上又は曲線上である場合には、駆動機構４の駆動によってカートリッジＫのノズルＫ１の位置を、ワークに対して相対的に移動させることができる。また、制御装置５による駆動機構４の制御によってシーラントＳの吐出量を一定に保つことができる。これにより、自動的かつ均一にシーラントＳを塗布することができる。そして、全ての塗布位置へのシーラントＳの塗布が完了すると、シーラント塗布製品を製造することができる。

つまり以上のようなシーラント塗布装置１及びシーラント塗布製品の製造方法は、シーラントＳが封入されたカートリッジＫからシーラントＳが漏洩しないようにプランジャＰの縁を空気圧で膨らんだゴム３ＡでカートリッジＫの壁面に押し当てながらプランジャＰを押下できるようにしたものである。

（効果）
このため、シーラント塗布装置１及びシーラント塗布製品の製造方法によれば、シーラントＳが汎用のカートリッジＫに封入されて提供される場合において、シーラントＳの漏洩を防止しつつ、自動的にシーラントＳの吐出を行うことができる。また、駆動機構４を多関節ロボット等で構成することにより、シーラントＳの塗布についても自動的に行うことが可能である。しかも、駆動機構４の制御によって、シーラントＳの定量塗布が可能である。

このため、シーラントＳの塗布作業を手作業で行う場合に比べて作業時間の低減及び品質の安定化を図ることができる。また、シーラントＳに毒性がある場合には、作業者による手作業を不要とすることによって、作業者の作業環境を改善することができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１...シーラント塗布装置、２...カートリッジ受け、２Ａ...円筒、２Ｂ...受け部材、２Ｃ...スライドアーム、３...押出部材、３Ａ...ゴム、３Ｂ...剛体部、３Ｃ...エアピッカー、４...駆動機構、４Ａ...モータ、４Ｂ...ボールスクリュー、４Ｃ...減速機、４Ｄ...第１のプーリ、４Ｅ...第２のプーリ、４Ｆ...ベルト、５...制御装置、６...エア供給系、６Ａ...エアコンプレッサ、６Ｂ...エア供給管、６Ｃ...継手、Ｓ...シーラント、Ｋ...カートリッジ、Ｋ１...ノズル、Ｐ...プランジャ、Ｐ１...リブ、Ｗ１、Ｗ２...部品、Ｆ...ファスナ

Claims (7)

1. シーラントを封入したカートリッジを、前記カートリッジのノズルが一端側において開口する一方、前記カートリッジに設けられたプランジャが内部となる状態でセットするための剛体かつ筒状のカートリッジ受けと、
   前記カートリッジ受けの内部において、空気圧で膨らんだゴムで前記プランジャを前記カートリッジの壁面に押し当てながら剛体部で前記プランジャを前記ノズル側に押し出すための押出部材と、
   前記押出部材を少なくとも軸方向に往復移動させる駆動機構と、
   を備えるシーラント塗布装置。
2. 前記押出部材は、エアピッカーの先端に前記剛体部としてスペーサを設けて構成される請求項１記載のシーラント塗布装置。
3. 前記押出部材のゴムは、前記プランジャの縁に設けられたリング状のリブに押し当てられる請求項１又は２記載のシーラント塗布装置。
4. 前記駆動機構を制御することによって前記カートリッジから吐出される前記シーラントの量を調節する制御装置を更に有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシーラント塗布装置。
5. シーラントを封入したカートリッジを、前記カートリッジのノズルが一端側において開口する一方、前記カートリッジに設けられたプランジャが内部となる状態で剛体かつ筒状のカートリッジ受けにセットするステップと、
   前記カートリッジ受けの内部において、空気圧で膨らんだゴムで前記プランジャを前記カートリッジの壁面に押し当てながら押出部材の剛体部で前記プランジャを前記ノズル側に押し出すステップと、
   前記プランジャを押し出すことによって前記カートリッジから吐出した前記シーラントをワークに塗布することによってシーラント塗布製品を製造するステップと、
   を有するシーラント塗布製品の製造方法。
6. 前記カートリッジ及び前記プランジャとしてそれぞれ樹脂製のカートリッジ及び樹脂製のプランジャを用いる請求項５記載のシーラント塗布製品の製造方法。
7. 前記シーラントとして、主剤と硬化剤とを混合した常温硬化性のシーラントを用いる請求項５又は６記載のシーラント塗布製品の製造方法。

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