JP2023087588A - 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】粘度や弾性が短時間で変化するシーラントを使用したファスナのキャップシールを、より簡易な装置と設備で品質を劣化させるこことなく安定的かつ自動的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、ファスナにシーラントを塗布する装置である。このシーラント塗布装置は、ノズルからファスナに向けてシーラントを吐出するシールガンと、ノズルに固定され、シーラントの表面までの距離を計測する距離計と、シールガンをファスナに対して相対移動させる移動機構と、移動機構及びシールガンを制御する制御装置とを備える。制御装置は、シールガンからシーラントの吐出が開始された後、ノズルを対象物の表面から引離しながら、距離計で計測されたシーラントの表面までの距離に応じたシーラントの塗布条件でシーラントがファスナに塗布されるように、移動機構及びシールガンを制御するように構成される。【選択図】 図４

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。

従来、シーラントを対象物に塗布するシーラント塗布装置として様々なものが知られている（例えば特許文献１参照）。具体例として、ファスナの頭にドーム状のシーラントを塗布できるように、シーラントを吐出するためのノズルに加えて距離計、カメラ及び力センサをロボットアームに取付け、距離計によるノズルから部品までの離間距離の測定、カメラによるシーラントの量と形状の観測並びに力センサでノズルが部品と接触したことを検知した後、ノズルを後退させるノズルの位置決め等を行えるようにしたシーリングシステムが知られている（例えば特許文献２参照）。

別の例として、シーラントを吐出するためのノズルを備えたシールガンに加えてレーザ距離計をロボットアームに取付け、シーラントの体積のみならず、レーザ距離計を利用して把握したシーラント溜まりの体積変化量に基づいてシールガンの移動速度を制御できるようにしたシーラント吐出装置も提案されている（例えば特許文献３参照）。

また、同様に、ロボットアームにエンドエフェクタとして取付けたディスペンサヘッドのノズルからワークに吐出されたシーラント等の液体の塗布厚をレーザ距離計で測定し、測定結果に応じてディスペンサヘッドをロボットアームで移動させるようにした液体塗布システムも提案されている（例えば特許文献４及び特許文献５参照）。

特開２０１２－０５０９６８号公報 特表２０１９－５２２５６４号公報 特開２０２０－０５８９９０号公報 特開２０１９－１６２６１３号公報 特開２０２０－０４９６４１号公報

しかしながら、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントでファスナをキャップシールする施工を従来のシーラント塗布装置を用いて行おうとすると、キャップシールの品質にバラツキが生じたり、不具合が生じたりする。これは、シーラントの吐出量が不安定となるためである。

そこで、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントを使用する場合には、シーラントの粘度変化を抑制することで、キャップシールの品質におけるバラツキや不具合を防止することが考えられる。シーラントの粘度が変化する要因としては、シーラントの原料となる２液混合による硬化の他、温度変化等の周囲における環境変化が挙げられる。

２液混合に伴うシーラントの硬化の影響を抑制するためには、シールガンに２液の混合機構を設け、シーラントの吐出直前に混合すれば良い。しかしながら、シールガンの機構が複雑となり、シールガンの重量が増加するのみならず、シールガンのメンテナンスに時間がかかるといった問題が生じる。

一方、温度変化等の環境変化を低減するためには、シーラント塗布装置全体を覆って空調管理したり、シーラントをヒータで加温することによってシーラントの温度を一定にしたりすることが必要となる。しかしながら、この場合には、空調設備の設置コストが必要となるのみならず、加温によりシーラントの品質が劣化する恐れがあるといった問題が生じる。

このような背景から、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントを使用したファスナのキャップシールは、作業者の手作業によって行わざるを得ない場合が多い。すなわち、ファスナのキャップシールについては、容易に自動化することができない。

そこで本発明は、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントを使用したファスナのキャップシールを、より簡易な装置と設備で品質を劣化させるこことなく安定的かつ自動的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、対象物に締付けられたファスナにシーラントを塗布する装置である。このシーラント塗布装置は、先端の形状が前記ファスナに塗布された後の前記シーラントの初期形状に対応する形状となっているノズルから前記ファスナに向けて前記シーラントを吐出するシールガンと、前記ノズルに固定され、前記ノズルから前記ファスナを覆うように吐出された前記シーラントの表面までの計測位置からの距離を計測する距離計と、前記距離計とともに前記シールガンを前記ファスナに対して相対移動させる移動機構と、前記移動機構及び前記シールガンを制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記ノズルが前記対象物の表面から所定の距離だけ離れた位置において前記ファスナを覆うように位置決めされた状態で前記シールガンから前記シーラントの吐出が開始された後、前記ノズルを前記対象物の表面から引離しながら、前記距離計で計測された前記シーラントの表面までの距離に応じた前記シーラントの塗布条件で前記シーラントが前記ファスナに塗布されるように、前記移動機構及び前記シールガンを制御するように構成される。

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、上述したシーラント塗布装置で前記ファスナに前記シーラントを塗布することによって、キャップシールされた前記ファスナと、前記対象物を含むシーラント塗布製品を製造するものである。

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でシーラントを塗布したファスナの例を示す図。 図１に示すシールガンの詳細構成例を示す図。 図１に示すシーラント塗布装置を用いてファスナにシーラントを塗布する場合の流れを示す図。

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。

（シーラント塗布装置の構成及び機能）
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り、図２は図１に示すシーラント塗布装置でシーラントを塗布したファスナの例を示す図である。

シーラント塗布装置１は、対象物Ｏに締付けられたファスナＦにシーラントＳを塗布する装置である。図２に例示されるように複数の部品からなる対象物Ｏを連結するためにボルトやリベット等のファスナＦを対象物Ｏに設けられた貫通孔に挿入すると、ナット等を含むファスナＦの一部は対象物Ｏから突出する。ファスナＦと対象物Ｏとの間には僅かな隙間があり、かつ対象物Ｏから突出したファスナＦの一部には通常防錆等を目的とした塗装が施されていないことから、対象物Ｏから突出したファスナＦの部分をシーラントＳで覆うことが要求される場合がある。特に、対象物Ｏが航空機部品である場合には対象物Ｏから突出したファスナＦの部分をシーラントＳで覆うことが要求される場合が多い。

シーラントＳで対象物ＯとファスナＦとの隙間をシールする施工はキャップシーリング又はキャップシールと呼ばれる。また、対象物ＯとファスナＦとの隙間をシールするために塗布されたドーム状又は釣鐘状のシーラントＳはキャップシールとも呼ばれる。

シーラント塗布装置１は、ファスナＦに向けてシーラントＳを吐出するシールガン２、シールガン２をファスナＦに対して相対移動させる移動機構３及び制御装置４で構成することができる。シールガン２は、ファスナＦに向けてシーラントＳを吐出するためのノズル５と、ノズル５にシーラントＳを供給するためのディスペンサ６を有するシーラントＳの吐出装置である。

移動機構３としては、図１に例示されるようにアームを有する多関節ロボット３Ａを用いることが、据付が容易である点やコスト上の理由で実用的である。移動機構３が多関節ロボット３Ａである場合には、多関節ロボット３Ａのアームの先端にエンドエフェクタとしてシールガン２を取付けることができる。

但し、直交３軸方向等への平行移動や所望の回転軸を中心に回転移動するギア、ボールねじ、無限軌道、シリンダ機構、車輪、ローラ等の所望の機械要素を用いて移動機構３を構成しても良い。すなわち、ガントリでシールガン２を移動させる構成としても良い。

移動機構３には、ノズル５の先端が対象物Ｏの表面に接触したことを検知するための力センサ３Ｂを設けることができる。市販の典型的な多関節ロボット３Ａには、直交３軸方向の圧力と、直交３軸回りのモーメントを測定する力センサ３Ｂをオプションとして装備できるようになっている。

制御装置４は、移動機構３及びシールガン２を統括制御するコンピュータ等の電気回路で構成される。但し、移動機構３及びシールガン２の制御方式が電動式でなく空気圧式又は油圧式である場合には、制御装置４の一部を構成するために空気圧回路や油圧回路を用いても良い。

図３は図１に示すシールガン２の詳細構成例を示す図である。

図３は、電動サーボ式のシールガン２の構成例を示している。上述したようにシールガン２は、ノズル５と、ディスペンサ６を有する。ディスペンサ６の出口は、ノズル５の入口と連結される。

ノズル５の出口を形成するノズル５の先端の形状は、ファスナＦに塗布された後のシーラントＳの初期形状に対応する形状となっている。具体的には、ノズル５の先端と対象物Ｏの表面との間に隙間を空けてファスナＦの頭やナット側を覆った状態でファスナＦの頭やナット側にドーム状又は釣鐘状にシーラントＳを塗布できるように、ノズル５の先端の形状は、開口端側に向かって徐々に内径が大きくなる形状となっている。

そして、開口端側に向かって徐々に内径が大きくなるノズル５の先端における内部の空間にシーラントＳを充填できるようになっている。つまり、ノズル５の先端には、ファスナＦの頭やナット側を密閉せずに部分的に覆った状態でシーラントＳを充填するための空間が形成される。

ノズル５の先端に形成される空間にシーラントＳを充填することによってファスナＦにシーラントＳを付着させた後は、ノズル５がファスナＦから退避させられる。ノズル５が退避するとファスナＦに付着したシーラントＳは、シーラントＳの粘性に応じた形状に変形する。このため、ノズル５の先端に形成される空間の形状は、ファスナＦへの塗布後にけるシーラントＳの初期形状に対応する形状とはなっているが、ノズル５の退避が完全に完了した後のシーラントＳの初期形状自体とは一致せず、ノズル５の退避が開始された後のシーラントＳの形状とも一致しない。

図示された例では、対象物ＯからのファスナＦの突出部分に図２に例示されるようなキャップシールとして概ねドーム状乃至釣鐘状のシーラントＳを塗布できるように、ノズル５の先端に形成される空間の内面の形状は、単純な円錐台の側面形状となっている。すなわち、ノズル５の先端における内面は、開口端側に向かって内径が徐々に大きくなるようにテーパしている。

ディスペンサ６は、上述したようなノズル５内にシーラントＳを供給する装置である。ディスペンサ６は、例えば、アクチュエータ７で伸縮するロッド８の先端に固定したプッシャ９をカートリッジ１０に押し当てることによって、カートリッジ１０内に貯留されているシーラントＳをノズル５の入口に押し出す構成とすることができる。ロッド８を伸縮させるアクチュエータ７は、モータ１１の動力を受けて回転するボールねじ１２で構成することができる。尚、図３に示す例では、モータ１１の出力軸から出力されるトルクが、プーリ１３と動力伝達ベルト１４でボールねじ１２に伝達される構成となっているが、ギアを用いても良い。

ノズル５には、更にレーザ距離計１５が固定される。レーザ距離計１５は、レーザ光Ｌを照射し、反射したレーザ光Ｌを受光することによって、レーザ光Ｌの発光位置又は受光位置等のレーザ距離計１５の計測位置から反射位置までの距離を検出する測定器である。このため、レーザ距離計１５は、半導体レーザ等のレーザ光Ｌを発光する発光素子と、レーザ光Ｌの受光素子で構成される。典型的なレーザ距離計１５の受光素子には、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサや電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサが用いられる。

レーザ距離計１５は、ノズル５との干渉を回避しつつ、ノズル５からファスナＦを覆うように吐出されたシーラントＳの表面までの、計測位置からの距離を計測できる位置に配置される。より具体的には、ノズル５の先端と対象物Ｏの表面との間に隙間を空けてファスナＦに向けてシーラントＳを吐出した後、ノズル５の先端と対象物Ｏの表面との間における隙間から漏れ出るシーラントＳの表面までの距離を測定できる位置にレーザ距離計１５が配置される。

従って、照射するレーザ光Ｌ及び反射するレーザ光Ｌは、いずれもノズル５の長さ方向及び対象物Ｏの表面の双方に対して傾斜する方向となる。また、ノズル５の先端と対象物Ｏの表面との間における隙間が僅かであっても、隙間から漏れ出た直後のシーラントＳの表面にレーザ光Ｌを照射し、反射させることができるように、レーザ距離計１５から照射されるレーザ光Ｌ及びシーラントＳの表面で反射するレーザ光Ｌの各光軸は、いずれもノズル５の縁の近傍を通るように位置決めされる。

逆に、ノズル５の外形の形状も、レーザ距離計１５から照射されるレーザ光Ｌ及びシーラントＳの表面で反射するレーザ光Ｌのいずれとも干渉しないように決定される。すなわち、ノズル５の形状は、ファスナＦの頭やナット側を覆った状態でファスナＦの頭やナット側にドーム状乃至釣鐘状にシーラントＳを塗布できるのみならず、レーザ距離計１５から照射されるレーザ光Ｌ及びシーラントＳの表面で反射するレーザ光Ｌのいずれとも干渉しない形状に決定される。

ファスナＦに向けて吐出されたシーラントＳは、シーラントＳの吐出方向から見て概ね円形に広がることになる。従って、シーラントＳの広がり速度は、ノズル５内において概ね円錐台状又は釣鐘状に充填されるシーラントＳの円形の底面の直径部分において、より観測し易くなると考えられる。

そこで、レーザ距離計１５を、ノズル５の中心軸ＡＸを含む平面上において計測位置からシーラントＳの表面までの距離を計測できる位置に配置することができる。換言すれば、レーザ距離計１５から照射されるレーザ光Ｌの光軸と、レーザ距離計１５で受光されるレーザ光Ｌの光軸が、いずれもノズル５の中心軸ＡＸと交差するように、レーザ距離計１５の位置決めを行うことができる。これにより、シーラントＳの表面位置の変位をレーザ距離計１５で観測することが容易となる。

ノズル５内にシーラントＳが充填された後は、移動機構３の駆動によって、ノズル５を含むシールガン２が対象物Ｏ及びファスナＦから引離される。従って、ノズル５に固定されたレーザ距離計１５も、シールガン２とともに対象物Ｏ及びファスナＦから引離されることになる。すなわち、レーザ距離計１５は、シールガン２とともに移動機構３によって、対象物Ｏ及びファスナＦに対して相対移動する。

そして、ノズル５が対象物Ｏから引離されている間は、レーザ距離計１５によって、概ねドーム状乃至釣鐘状となりつつあるシーラントＳの表面までの距離が逐次計測されることとなる。レーザ距離計１５において取得されるシーラントＳの表面までの距離の計測結果は、時系列データとして順次制御装置４に出力される。すなわち、レーザ距離計１５から制御装置４に、レーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離の時間変化が出力される。

一方、制御装置４は、レーザ距離計１５によって計測されたシーラントＳの表面までの距離に基づいて、移動機構３及びシールガン２を統括制御するように構成される。すなわち、制御装置４は、移動機構３の制御による対象物Ｏ及びファスナＦに対するシールガン２の相対的な位置決めと、シールガン２の制御によるシーラントＳの吐出開始に加えて、レーザ距離計１５によって計測されたレーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離に基づいて、移動機構３の制御による対象物Ｏ及びファスナＦからのシールガン２の退避移動と、シールガン２の制御によるシーラントＳの吐出停止を行うように構成される。

より具体的には、制御装置４は、ノズル５が対象物Ｏの表面から所定の距離だけ離れた位置においてファスナＦを覆うように位置決めされた状態でシールガン２からシーラントＳの吐出が開始された後、ノズル５を対象物Ｏの表面から引離しながら、レーザ距離計１５で計測されたレーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離に応じたシーラントＳの塗布条件でシーラントＳがファスナＦに塗布されるように、移動機構３及びシールガン２を制御するように構成される。

レーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離に基づいて制御装置４において決定される対象となり得るシーラントＳの塗布条件としては、ノズル５を対象物Ｏの表面から引離すための移動機構３の移動の開始タイミングと速度、シールガン２からのシーラントＳの吐出停止タイミング並びにシールガン２からのシーラントＳの吐出量のように、塗布後におけるシーラントＳの形状に影響を与える条件が挙げられる。

但し、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントＳの吐出量を正確に制御するためには複雑な制御機構や制御処理が必要となることから、シーラントＳの吐出量の制御値については一定とし、対象物Ｏの表面からのノズル５の退避移動の開始タイミングと移動速度並びにシールガン２からのシーラントＳの吐出停止タイミングに制御対象を絞ることが制御の簡易化に繋がる。

その場合には、ノズル５を対象物Ｏの表面から引離すための移動機構３の移動が開始された後、レーザ距離計１５で計測されたレーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離が、ファスナＦに塗布された後のシーラントＳの理想的な形状に対応する距離に近づくように、ノズル５を対象物Ｏの表面から引離すための移動機構３の移動速度を制御装置４によりフィードバック制御することができる。尚、ノズル５及び移動機構３の移動速度に代えて位置を制御指令値としてフィードバック制御しても良いが、ノズル５及び移動機構３の退避速度を制御指令値とする方が、制御信号をより簡易にできる観点から実用的である。

（シーラント塗布方法）
次にシーラント塗布装置１を用いたファスナＦのシーラント塗布方法について説明する。

図４は、図１に示すシーラント塗布装置１を用いてファスナＦにシーラントＳを塗布する場合の流れを示す図である。

まずステップＳ１において、ノズル５を含むシールガン２の初期位置への位置決めが行われる。具体的には、ノズル５の先端における縁と、対象物Ｏの表面との間に、適切な隙間が形成されるように、シールガン２が位置決めされる。ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における距離は、シーラントＳを塗布する対象となるファスナＦがノズル５で概ね覆われた状態でノズル５の内部にシーラントＳを充填し、かつ充填したシーラントＳの一部がノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における隙間から漏れ出るようになる距離に決定される。

経験的には、ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における距離を、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、ノズル５の内部へのシーラントＳの充填と、ノズル５の外部への適量のシーラントＳの漏出が可能となると考えられる。

シールガン２の位置決めは、制御装置４による制御下でシールガン２を移動させる多関節ロボット３Ａ等の移動機構３の駆動によって行われる。シーラントＳを塗布する対象となるファスナＦをノズル５の先端で覆うためのシールガン２の位置決めは、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に垂直な方向へのシールガン２の２次元的な位置決めと、その後のノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向におけるシールガン２の１次元的な位置決めによって実施することができる。

ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に垂直な方向へのシールガン２の２次元的な位置決めは、予めノズル５の中心軸ＡＸがファスナＦの長さ方向と平行となるようにシールガン２の向きを調整した上でシールガン２を対象物Ｏに接近させた後、ノズル５の中心軸ＡＸとファスナＦの中心軸が同一直線上となるように移動機構３でシールガン２を平行移動させることによって行うことができる。或いは、これらの移動を移動機構３で同時に行っても良い。

ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に垂直な方向へのシールガン２の２次元的な位置決めに要求される精度は、粘性を有するシーラントＳが変形することから通常ラフである。このため、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に垂直な方向へのシールガン２の２次元的な位置決めについては、予めファスナＦの位置を定義した制御プログラムを制御装置４にインストールし、制御プログラムで移動機構３を制御することによって行うことができる。

或いは、光学カメラ等の画像センサでファスナＦを撮影し、パターンマッチング処理等の画像認識処理や輪郭抽出処理等の画像処理によってファスナＦの中心軸を制御装置４で自動検出するようにしても良い。その場合には、必要な画像センサを適切な位置に設けることができる。

一方、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向へのシールガン２の１次元的な位置決めに要求される精度は、ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における距離がミリメートルオーダの距離となることから、対象物Ｏの治具等への位置決め誤差の影響が無視できない程度に高くなる場合が多い。

そこで、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向へのシールガン２の１次元的な位置決めについては、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に垂直な方向へのシールガン２の２次元的な位置決めが完了した後、移動機構３の駆動によって、ノズル５の先端を対象物Ｏの表面に一旦接触させ、予め定めた距離だけノズル５の先端を対象物Ｏの表面から引離すことによって行うことができる。

ノズル５の先端が対象物Ｏの表面に接触したか否かは、移動機構３に設けられた力センサ３Ｂで検知することができる。すなわち、力センサ３Ｂから出力されるノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向における圧力の測定値が閾値を超えた場合にノズル５の先端が対象物Ｏの表面に接触したと判定することができる。従って、シールガン２の１次元の位置決めは、制御プログラムに加えて、力センサ３Ｂから出力されるノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向における圧力の測定値に基づく制御装置４による移動機構３の制御によって行うことができる。

或いは、ノズル５に固定されたレーザ距離計１５又はノズル５に追加的に設けられた別の距離計で対象物Ｏの表面までの距離を測定し、ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における距離が所定の距離となるようにシールガン２の１次元の位置決めを行うようにしても良い。その場合には、ノズル５の先端を対象物Ｏの表面に接触させずにシールガン２の１次元の位置決めを行うことができる。

また、制御装置４には、ノズル５に固定されたレーザ距離計１５又はノズル５に追加的に設けられた別の距離計から、対象物Ｏの表面までの距離の測定値が出力される。そして、ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における距離の測定値に基づく制御装置４による移動機構３の制御によって、ノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向におけるシールガン２の１次元の位置決めが行われる。

このようにしてノズル５を含むシールガン２の初期位置への３次元的な位置決めが完了すると、ステップＳ２において、シーラントＳの吐出を開始することができる。そのために、制御装置４からシールガン２のディスペンサ６に制御信号が出力され、ディスペンサ６からノズル５内にシーラントＳが供給される。

例えば、シールガン２が図３に例示される構成であれば、制御装置４からモータ１１に制御信号が出力され、モータ１１が回転する。そうすると、モータ１１の出力軸から出力されるトルクが、プーリ１３と動力伝達ベルト１４でボールねじ１２に伝達される。これによりボールねじ１２が回転し、ボールねじ１２に締付けられた雌ねじに固定されたロッド８がカートリッジ１０に向かって移動する。その結果、ロッド８の先端に設けられたプッシャ９でカートリッジ１０内に貯留されているシーラントＳがノズル５内に押し出される。

ノズル５内にシーラントＳが供給されると、対象物Ｏの表面との間に隙間を空けた状態でノズル５内に形成される空間にシーラントＳが充填される。その結果、ファスナＦにはシーラントＳが万遍なく塗布される。更に、ノズル５内にシーラントＳが供給されると、シーラントＳの一部は、ノズル５の先端と、対象物Ｏの表面との間における隙間から漏れ出ることになる。

ノズル５の外部にシーラントＳが漏れ出ると、レーザ距離計１５と対象物Ｏの表面との間で送受されていたレーザ光ＬがシーラントＳで遮られる。すなわち、レーザ距離計１５から照射されたレーザ光ＬがシーラントＳの表面で反射する。その結果、レーザ距離計１５による距離の測定値は減少する。

このため、レーザ距離計１５から距離の測定値を継続的に取得する制御装置４において、ノズル５内にシーラントＳが充填された結果、ファスナＦがシーラントＳ内に完全に浸漬されたことを検知することができる。具体的には、レーザ距離計１５から取得した距離の測定値に対する制御装置４における閾値処理によって、レーザ距離計１５から取得した距離の測定値が閾値以下となった場合に、対象物Ｏの表面で反射していたレーザ光Ｌが、シーラントＳの表面で反射したと自動判定することができる。すなわち、ノズル５内へのシーラントＳの充填が完了したことを制御装置４において自動検出することができる。

このようにして制御装置４においてノズル５外へのシーラントＳの漏出が検知されると、ステップＳ３において、対象物Ｏ及びファスナＦからのノズル５の退避移動が開始される。すなわち、ノズル５外へのシーラントＳの漏出検知をトリガとして制御装置４が移動機構３を制御し、シールガン２をノズル５の中心軸ＡＸ及びファスナＦの長さ方向に退避移動させる。

シールガン２の退避移動の開始時には、予め経験的に決定した初期速度でシールガン２の退避移動が行われる。シールガン２の退避移動の初期速度は、制御プログラムで定義しておくことができる。このため、制御装置４は、制御プログラムに従って、移動機構３に速度制御信号の初期値を出力することができる。

一方、シールガン２の退避移動が開始された後は、レーザ距離計１５で測定されたシーラントＳの表面までの距離と、制御プログラムで定義した参照値との間における乖離量が最小となるように移動機構３を制御装置４でフィードバック制御することができる。

具体的には、シールガン２の退避移動が開始されると、ノズル５内に充填されていたシーラントＳが大気中に開放されるため、シーラントＳの形状が変形する。また、ノズル５に固定されたレーザ距離計１５による距離の計測位置は、塗布済みのシーラントＳに対して、徐々に対象物Ｏの表面から離れる方向に相対移動する。

このため、ファスナＦへの塗布後におけるシーラントＳ、すなわちキャップシールの理想形状からの、実際のシーラントＳの形状の乖離量をレーザ距離計１５で観測することができる。より具体的には、キャップシールの理想形状に基づいて、レーザ光Ｌが送受される平面上におけるレーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの理想的な距離を一意に求めることができる。従って、レーザ光Ｌが送受される平面上におけるシーラントＳの表面までのレーザ距離計１５からの理想的な距離と、レーザ距離計１５で実際に測定された距離との間における差又は比を指標として、キャップシールの理想形状からの、実際のシーラントＳの形状の乖離量を表すことができる。

そこで、レーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの理想的な距離を参照値として制御プログラムで定義し、制御プログラムで定義した参照値と、レーザ距離計１５で実際に測定されたレーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離の測定値との間における差又は比が最小となるように、シールガン２の退避速度又は退避位置をフィードバック制御することができる。これにより、シーラントＳの形状を理想的な形状に近付けることができる。

このような制御装置４による移動機構３の自動制御によってシールガン２を対象物Ｏの表面から徐々に退避させていきながらシーラントＳの吐出を停止すると、数舜でステップＳ４に示すように、対象物Ｏの表面及びファスナＦに付着したシーラントＳと、ノズル５内のシーラントＳが分断される。すなわち、シーラントＳの粘着力によって、対象物Ｏの表面及びファスナＦには、概ねドーム状乃至釣鐘状にシーラントＳが塗布される。

対象物Ｏの表面及びファスナＦに付着したシーラントＳがノズル５内のシーラントＳから分断した後はもちろん、分断する直前におけるシーラントＳの表面までの距離も、レーザ距離計１５で測定することができる。このため、対象物Ｏの表面及びファスナＦに付着したシーラントＳがノズル５内のシーラントＳから分断する直前におけるシーラントＳの表面までの距離をレーザ距離計１５で測定しながら対象物Ｏの表面及びファスナＦに付着したシーラントＳがノズル５内のシーラントＳから分断する時刻を予測して、シーラントＳの吐出を自動的に停止することができる。

具体的には、シーラントＳの吐出を停止すべき適切なタイミングと、レーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離との関係を経験的に求めておき、制御プログラムで定義することができる。これにより、レーザ距離計１５からシーラントＳの表面までの距離が制御プログラムで定めた距離となった時点で、制御装置４によるディスペンサ６の自動制御によって、シーラントＳの吐出を停止することができる。

例えば、シールガン２が図３に例示される構成であれば、制御装置４からモータ１１に制御信号を出力し、モータ１１の回転を停止することができる。これにより、ディスペンサ６及びシールガン２からのシーラントＳの吐出を停止することができる。

このように、レーザ距離計１５でシーラントＳの塗布状態を観測しながらシールガン２の退避と、シーラントＳの吐出停止を行うことができる。そして、シーラント塗布装置１によるファスナＦへのシーラントＳの塗布が完了すると、キャップシールされたファスナＦと、対象物Ｏを含むシーラント塗布製品を製造することができる。

（効果）
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、レーザ距離計１５でシーラントＳの表面までの距離を計測し、計測したシーラントＳの表面までの距離に基づいて、シールガン２の退避速度やシーラントＳの吐出停止タイミング等のシーラントＳの塗布条件をリアルタイム制御するようにしたものである。

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、粘度や弾性が短時間で変化するシーラントＳを使用したファスナＦのキャップシールを、より簡易な装置と設備で品質を劣化させるこことなく安定的かつ自動的に行うことが可能となる。

すなわち、ファスナＦのキャップシール中においてシーラントＳの粘度や弾性が変化し、ノズル５から吐出されるシーラントＳの量が不安定になったとしても、シーラントＳの表面位置に応じたタイミングと速度でファスナＦからノズル５を退避させたり、シーラントＳの吐出を停止したりすることができる。このため、より適切な形状となるようにシーラントＳをファスナＦに塗布することができる。つまり、ファスナＦのキャップシールを高品質に行うことが可能となる。

しかも、シーラントＳの粘度や弾性が変化してもシーラントＳをファスナＦに安定的に塗布することが可能であることから、２液混合によってシーラントＳを構成する場合であっても、シールガン２に２液を混合するための機構を設けることが不要となる。その結果、シールガン２の構成が複雑になることを回避できるのみならず、シールガン２のメンテナンスが容易となる。加えて、シーラントＳの硬化を遅らせるためのヒータや空調設備といった設備も不要にすることができる。

（他の実施形態）
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。

例えば、上述した実施形態ではレーザ距離計１５でシーラントＳの表面までの距離を計測する例を説明したが、レーザ距離計１５に代えて超音波距離計等の所望の距離計を用いてシーラントＳの表面までの距離を計測することができる。

１ シーラント塗布装置
２ シールガン
３ 移動機構
３Ａ 多関節ロボット
３Ｂ 力センサ
４ 制御装置
５ ノズル
６ ディスペンサ
７ アクチュエータ
８ ロッド
９ プッシャ
１０ カートリッジ
１１ モータ
１２ ボールねじ
１３ プーリ
１４ 動力伝達ベルト
１５ レーザ距離計
ＡＸ ノズルの中心軸
Ｆ ファスナ
Ｌ レーザ光
Ｏ 対象物
Ｓ シーラント

Claims (5)

1. 対象物に締付けられたファスナにシーラントを塗布するシーラント塗布装置であって、
   先端の形状が前記ファスナに塗布された後の前記シーラントの初期形状に対応する形状となっているノズルから前記ファスナに向けて前記シーラントを吐出するシールガンと、
   前記ノズルに固定され、前記ノズルから前記ファスナを覆うように吐出された前記シーラントの表面までの計測位置からの距離を計測する距離計と、
   前記距離計とともに前記シールガンを前記ファスナに対して相対移動させる移動機構と、
   前記移動機構及び前記シールガンを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記ノズルが前記対象物の表面から所定の距離だけ離れた位置において前記ファスナを覆うように位置決めされた状態で前記シールガンから前記シーラントの吐出が開始された後、前記ノズルを前記対象物の表面から引離しながら、前記距離計で計測された前記シーラントの表面までの距離に応じた前記シーラントの塗布条件で前記シーラントが前記ファスナに塗布されるように、前記移動機構及び前記シールガンを制御するように構成されるシーラント塗布装置。
2. 前記制御装置は、前記距離計で計測された前記シーラントの表面までの距離に基づいて、前記ノズルを前記対象物の表面から引離すための前記移動機構の移動の開始タイミングと速度並びに前記シールガンからの前記シーラントの吐出停止タイミングを決定するように構成される請求項１記載のシーラント塗布装置。
3. 前記制御装置は、前記ノズルを前記対象物の表面から引離すための前記移動機構の移動が開始された後、前記距離計で計測された前記シーラントの表面までの距離が、前記ファスナに塗布された後の前記シーラントの理想的な形状に対応する距離に近づくように、前記ノズルを前記対象物の表面から引離すための前記移動機構の移動速度をフィードバック制御するように構成される請求項１又は２記載のシーラント塗布装置。
4. 前記距離計は、前記ノズルの中心軸を含む平面上において前記計測位置から前記シーラントの表面までの前記距離を計測できる位置に配置される請求項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. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシーラント塗布装置で前記ファスナに前記シーラントを塗布することによって、キャップシールされた前記ファスナと、前記対象物を含むシーラント塗布製品を製造するシーラント塗布製品の製造方法。

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