JP4145192B2 - 接着剤供給装置および接着剤用カートリッジ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
ロボットハンドに取り付けられ、塗布面に対して接着剤を供給する接着剤供給装置及び接着剤カートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、工場の生産設備においては、各種の作業にロボットが利用されている。例えば、自動車のフロントガラスや、リヤガラスなどには、その周辺に接着剤を付着させる。この接着剤の付着は、ガラスを保持した状態で、接着剤供給装置を接着剤を吐出させながらガラスの周囲に沿って移動させることによって行っている。接着剤供給装置をロボットに固定してロボットが移動させている。
【0003】
このようなシステムでは、接着剤を接着剤供給装置に充填する必要があり、通常の場合、接着剤供給装置にホースを通じ接着剤を供給している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のシステムにおいて、接着剤供給装置には接着剤供給用のホースが接続されている。このため、これをロボットにより移動させていると、ホースが切れたり、ロボットの移動に対する負荷が大きく変動し、その制御が難しかったりする。さらに、ホースの引き回しに空間を確保する必要があり、装置の配置などの制限が大きくなるという問題もあった。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡単な構造で効率的な接着剤供給を行うことができる接着剤供給装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロボットハンドに取り付けられ、塗布面に対して接着剤を供給する接着剤供給装置であって、独立して設けられたカートリッジを受け入れ固定するカートリッジ受け部と、このカートリッジ受け部に脱着自在であり、内部に接着剤を収納するシリンダと、このシリンダ内の一端側から摺動移動可能に配置されたピストンとを有し、前記シリンダの他端側に接着剤吐出口および接着剤流入口が設けられているカートリッジと、カートリッジ受け部のほぼ中心部分からカートリッジ側に対し進退自在であって、前記ピストンを移動するプレス機構と、前記シリンダの円筒状の外面に合致した円筒状の内面を有し、前記接着剤吐出口および接着剤流入口を含む前記シリンダの他端側を覆う蓋体であって、前記シリンダの外面に沿って摺動回転することによって前記接着剤吐出口および接着剤流入口を開閉する蓋体と、この蓋体から外方に向けて突出形成され、蓋体の回転により一端側が前記接着剤吐出口と連通することで、前記シリンダ内の接着剤を他端側から外部に排出する接着剤排出管と、前記蓋体から外方に向けて突出形成され、ロボットハンドにより把持可能な把持部であって、内部が中空に形成されるとともに、蓋体の回転により中空の内部の一端側が前記接着剤流入口と連通することで、他端側から供給される接着剤をシリンダ内に供給する把持部と、を有し、前記蓋体を回転することで、前記接着剤吐出口および前記接着剤流入口を開閉することができ、接着剤吐出口を開いた状態で前記プレス機構の駆動によって前記ピストンを移動することで前記シリンダ内の接着剤吐出口から接着剤を外部に吐出させ、接着剤流入口が開いた状態で前記プレス機構の駆動によって前記ピストンを移動することで前記シリンダ内に接着剤を流入することを特徴とする。
【0007】
このように、本発明によれば、接着剤が充填されたカートリッジを利用する。従って、接着剤供給装置へ接着剤を供給するためのホースの接続が不要である。そこで、ホースの耐久性やホースの重量などによる接着剤供給装置の動きへの悪影響の問題がなく、またホースの引き回しなどの配慮が不要になる。従って、工場における装置レイアウトが容易になる。また、蓋体によって、接着剤の供給を制御することができる。
【0008】
前記カートリッジの吐出口位置は前記ロボットハンドの移動中心軸と一致させてあることが好適である。これによって、ロボットハンドによる吐出口の位置決めが容易になる。
【0009】
また、前記ピストンの移動は、前記カートリッジを移動させるロボットの1軸として制御されることが好適である。これによって、ロボットによるカートリッジの移動と、接着剤吐出量制御を同期させることが容易となる。
【0010】
また、本発明に係る接着剤用カートリッジは、内部に接着剤を収容し、接着剤供給装置に着脱自在に取り付けられる接着剤用カートリッジであって、 一端側が開放されたシリンダと、このシリンダ内に摺動移動可能に配置されたピストンと、シリンダの開放端の反対側の他端側に設けられ、シリンダ内と外部を連通する接着剤吐出口および接着剤流入口と、シリンダ開放側の外周部に設けられ、前記接着剤供給装置に係合固定される凹部と、前記シリンダの円筒状の外面に合致した円筒状の内面を有し、前記接着剤吐出口および接着剤流入口を含む前記カートリッジの他端側を覆う蓋体であって、蓋体を前記カートリッジの外面に沿って摺動回転することによって前記接着剤吐出口および接着剤供給口を開閉する蓋体と、この蓋体から外方に向けて突出形成され、蓋体の回転により前記接着剤吐出口と連通することで、前記シリンダ内の接着剤を外部に排出する接着剤排出管と、前記蓋体から外方に向けて突出形成され、ロボットハンドにより把持可能な把持部であって、内部が中空に形成されるとともに、蓋体の回転により中空の内部が前記接着剤供給口と連通することで、外部から接着剤をシリンダ内に供給する把持部と、を有し、前記蓋体を回転することで、前記接着剤吐出口および前記接着剤供給口を開閉することができ、接着剤吐出口を開いた状態で前記ピストンの駆動によって前記シリンダ内の接着剤吐出口から接着剤を外部に吐出させ、接着剤供給口が開いた状態で前記ピストンの移動によって前記シリンダ内に接着剤を供給することを特徴とする。
【0011】
このカートリッジを用いて、接着剤の供給ができ、また接着剤を使い切った場合には、接着剤が充填されたカートリッジに交換すればよい。なお、ピストンの移動により接着剤を吸い込む真空充填方式を採用していれば、接着剤(材料)が途中経路に残存しそこで固化してしまうことを回避できる。そして、接着剤がなくなったカートリッジについては、接着剤を充填し直せばよい。
【0012】
特に、使用の度に、接着剤塗布対象の1台毎の分量に見合った接着剤をカートリッジ内に供給(充填)することにより、接着剤(材料)の使い残し等がなくなり、不必要な廃棄物を生じることを防止して、環境への配慮が可能となる。
【0013】
また、前記把持部の先端側の外周部に、ロボットハンドに係合固定される凹部が設けられることが好適である。
【0015】
なお、接着剤(材料)を空気に触れずに充填することを可能とすることで、材料の硬化などを防止することができ、従来行われていた試し出しなどの余分な作業が不要であり、かつ材料の無駄使いをなくすことが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0017】
図1は、一実施形態にかかる接着剤供給装置の要部構成を示す正面断面図である。
【0018】
ロボットハンドに取り付けられるモータアッセンブリ10からは、モータによって回転される回転軸12が突出している。このモータ軸12は、その先端部の周囲にピニオンギア14が形成されている。そして、このピニオンギア14の下側にはこれに噛み合うラックが上面側に形成されたラック軸16と直交して配置されている。図1においては、モータ軸12が紙面に直角な方向、ラック軸16が左右方向に位置している。従って、モータ軸12およびピニオンギア14が時計回りに回転することによって、ラック軸16が左方向に移動し、ピニオンギア14が反時計回りに回転することによって、ラック軸16が右方向に移動する。なお、モータ軸12の紙面の奥側には、モータ軸12を回転するモータが配置されている。
【0019】
ここで、このモータ軸12は、ロボットの同時7軸制御の第7軸に割り付けられており、ロボットコントローラによって、ロボットの1つの軸として制御される。そこで、ロボットの動作に応じてモータ軸12の回転を制御することができ、接着剤供給をロボットの動作に応じて制御することができる。
【0020】
この接着剤の供給は、例えば自動車のフロントガラスやリアガラスなどのボディー周辺への接着剤の供給である。このようなガラスの周辺への接着剤供給の場合、コーナー部分では、ロボットハンドが大きく動かなければならない。すなわち、ロボットハンドは、ガラスのコーナー部分において、円弧状に移動しなければならずその移動量が大きくなる。そこで、このコーナー部分において、接着剤の供給量を少なくして、ガラスに対するロボットハンドの移動と接着剤の供給量を直線部分と同等にする。特に、この接着剤供給の動作まで、ロボットコントローラによって、ロボットの第7軸の制御として行うため、全体の制御のタイミングを合致するように制御することが容易であり、好適な制御を行うことができる。
【0021】
ギアアッセンブリには、カートリッジ受け部18が固定されている。このカートリッジ受け部18は、円筒状であり、その底面がモータアッセンブリ10に固定されている。そして、この底面の中央部から前記ラック軸16が進退自在に突出している。
【0022】
カートリッジ受け部18の周辺部の内部には、複数(例えば4つ)のロック用シリンダ20が形成され、それぞれの内部にロック用ピストン22が配置されている。このロック用ピストン22の内側の図における左側には、凹部22aが形成されている。また、このロック用ピストン22の内側に対応するロック用シリンダ20の内側面には開口が形成され、ここにボール24が挿入されている。このため、ロック用ピストン22が図における左側に位置する場合(図1の場合)には、ロック用ピストン22の凹部22aは開口に対応する位置にはなく、ボール24はロック用ピストン22の周面に押されて内側に位置している。一方、ロック用ピストン22が図における右側に移動すると、ロック用ピストン22の凹部22aが開口に対応する位置に至り、ボール24が凹部22aに嵌り込み、ボール24はロック用シリンダ20側、すなわち外方に向けて移動可能になる。なお、ロック用シリンダ20内には、ロック用ピストン22の両側に圧縮空気を給排出され、これによって、ロック用ピストン22、ボール24の移動が制御される。
【0023】
カートリッジ受け部18内には、カートリッジ26が着脱可能に挿入されている。このカートリッジ26は、一端面が開放された中空円筒状のシリンダ26aと、その内部に摺動移動可能に挿入配置された円筒状のピストン26bを有している。そして、このピストン26bのシリンダ26aの開放端側に向く面(外側面)がカートリッジ受け部18側に向いており、ラック軸16の先端と当接可能となっている。
【0024】
そして、シリンダ26aの外側には、その外面のほぼ全体を覆う蓋体28が設けられている。すなわち、この蓋体28の内面はシリンダ26aの外面に合致する形状となっており、両者は実質的に隙間なく重ね合わされている。そして、蓋体28の円筒の中心軸とシリンダ26aの円筒の中心軸は同一となっており、蓋体28が回転することによって、蓋体28がシリンダ26aに対し摺動回転するようになっている。なお、蓋体28もカートリッジ26の一部を構成している。
【0025】
また、蓋体28の開放端側の外周面には凹条28aが形成されており、シリンダ26aがカートリッジ受け部18に挿入された時にこの凹条26cがカートリッジ受け部18に設けられているボール24に対応する位置に配置される。このため、この状態で、ロック用シリンダ20内においてロック用ピストン22が左側に移動することによって、ボール24が蓋体28の凹条28cに向けて押し出され、カートリッジ26がカートリッジ受け部18内にロックされる。一方、ロック用ピストン22が右に移動することによって、ロックがはずれる。
【0026】
さらに、蓋体28の閉じている側端面(図1における左側)には、棒状の把持部28bが形成されている。従って、ロボットハンドによって、把持部28bを握って、カートリッジ26のカートリッジ受け部18への挿入(装着)、排出(離脱)を行うことができる。
【0027】
また、カートリッジ26のシリンダ26aには、把持部側の端部には開口26cが設けられており、蓋体28にもこれに対応する位置に開口28cが設けられている。特に、本実施形態では、シリンダ26aの先端側の周囲部に面取りした斜めの面があり、そこに開口28cが設けられ、蓋体28の開口28cも斜めの面に設けられている。そこで、蓋体28を回転することによって、開口28cが開口26cに対し相対的に移動し、開口26cの開閉を行うことができる。シリンダ26aの突き当たり面には、偏心した位置に開口26dが設けられており、蓋体28を回転することで、開口26dを開閉することができる。なお、図においては、開口26c,28cが合致し、かつ開口26d,28dが合致するように記載しているが、実際には両者とも開放する位置にはなく、1つずつが開放されるように設定してある。
【0028】
そして、蓋体28の開口28cに対応する位置には、接着剤排出管30が接続されている。
【0029】
従って、バルブ28を開いた状態で、モータ軸12を回転して、ラック軸16を移動して、ピストン26bをシリンダ26a内部に向けて押し込むことによって、シリンダ26a内部の接着剤が接着剤排出管30の先端30aから押し出される。そこで、ロボットハンドを任意に移動することによって、接着剤排出管30の先端開口30aからの接着剤を任意位置に供給することができる。
【0030】
また、蓋体28を回転することによって、開口26cが閉じられ、接着剤の排出を停止することができる。
【0031】
さらに、蓋体28の把持部28bの内部は中空になっており、外部と開口28dを接続する接着剤通路28eになっている。すなわち、この接着剤通路28e、開口28d、開口26dが連通された状態において、接着剤通路28eから接着剤を供給することで、シリンダ26a内部に接着剤が供給され、ピストン26bが後退することになる。
【0032】
また、図2に示すように、ラック軸16は中空に形成されており、この内部には、移動軸32がラック軸16に対し相対移動自在に配置されている。さらにラック軸16のカートリッジ26側の端部には、若干広いバネ収容部16aが形成され、この内部に移動軸32をカートリッジ26側に向けて付勢するバネ34が設けられている。従って、図2において、2点鎖線で示すように、ラック16軸がピストン26bの背部に当接されていないときには、移動軸のカートリッジ26側端部は、ラック軸26の中から吐出した構成になっている。なお、移動軸32の反対側の端部には、ストッパ32aが設けられており、移動軸32のカートリッジ側への移動を規制している。
【0033】
また、移動軸32のカートリッジ26の反対側の端部には、リング部32aが設けられ、これに対応する位置に光学式の検出部36が設けられている。すなわち、移動軸32がラック軸16より、所定量突出した場合に、リング部32aが検出部36の下方にいたり、検出部36がリング部32aの存在を検出する。
【0034】
これによって、ピストン26b、シリンダ26a内で、十分後ろ側に位置(接着剤が十分は行っている)し、このカートリッジ26がカートリッジ受け部18に装着される際に、リング部32aが検出部36に検出される。従って、カートリッジ26の取り替え時に、装着しようとするカートリッジ26がピストン位置が十分後ろで接着剤が入ったものであるか否かを検出部36の検出結果によって確認することができる。
【0035】
図3には、接着剤供給装置を含むシステムの全体構成を示してある。基台40上には、6軸ロボット42が設置されており、そのロボットハンド42aの先端に、本実施形態の接着剤供給装置44が接続されている。
【0036】
そして、本実施形態においては、ロボットハンド42aの駆動軸と、接着剤排出管30、特に先端開口30aの中心軸は一致されている。そこで、ロボットハンド42aの移動による先端開口30a位置の制御が容易となっている。
【0037】
また、ガラス保持台46は、基台46aと、吸盤による下方支持部46bと、周辺支持部46cとからなっている。そして、ガラス48は、下方支持部46b支持され、その状態で、ロボットハンド42aが移動しながら、ピストン26bを移動してガラス48の周辺に接着剤を塗布する。ここで、上述のように、モータ軸の駆動はロボットの第7軸に割り付けられており、ガラス48のコーナー部に塗布する場合に接着剤の吐出量を減少するように制御する。これによって、ガラス48の周辺に対する接着剤の塗布量を均一にすることができる。
【0038】
また、図4には、上述したカートリッジ受け部18と同様の構造を有する受け部を有する固定のステーション50が示されている。すなわち、ステーション50は、基台52の上面にカートリッジ26の蓋体28から伸びる把持部28bを固定してカートリッジ26を支持するカートリッジ受け部54が設けられている。把持部28bの先端部分には、凹条が設けられており、ここを上述した受け部18と同様の構成でエアシリンダなどを利用して保持する。
【0039】
そして、このステーション50には、把持部28の先端部と係合し接着剤通路28eと連通する注入管56が内部が連通するように設けられている。従って、ステーションにカートリッジ26が取り付けられた時に、開口26dと開口28dを一致させておくことによって、注入管56の他端から接着剤を供給することで、シリンダ26a内に接着剤を供給することができる。
【0040】
また、カートリッジ26の上方には、押え58が配置可能になっており、これによってピストン26bの上死点が決定されるようになっている。この押え58はその駆動機構60によって3次元移動が可能になっており、カートリッジ26がロボット42によってステーション50に取り付けられた後、カートリッジ26のピストン26bの背面側に上方からおり、シリンダ26aの蓋をすることで、ピストン26bの上死点を決定する。ステーション50は複数あり、駆動機構60は押え58を各ステーション50に移動してカートリッジ26の蓋をできるようになっている。そして、この押え58を設置した状態で、注入管56を介し接着剤を注入することで、ピストン26bが所定の位置になるまで、接着剤を注入することができる。従って、接着剤の注入量自体は制御しなくても供給できるだけ供給すればよい。
【0041】
そして、このような接着剤の注入が終了した場合には、そのままの状態で待っていればよい。ロボット42は、カートリッジ26の接着剤が終了した場合には、空いているステーション50にカートリッジ26を運び、カートリッジ26の把持部28bをカートリッジ受け部54によって保持させ、ロボットハンドから離す。次に、他のステーション50ですでに待っている接着剤注入後のカートリッジ26を取り付ける。この際に、上述の検出部36によって、接着剤が入っているカートリッジ26か否かを判定する。そして、カートリッジ26を取り付け、ガラスへの接着剤塗布を再開する。一方、空のカートリッジ26が取り付けられたステーション50では、接着剤を注入し、ロボット42による次のカートリッジ26取り替えに備える。
【0042】
このように、本実施形態では、接着剤が充填されたカートリッジ26を利用する。従って、接着剤供給装置へ接着剤を供給するためのホースの接続が不要である。そこで、ホースの耐久性やホースの重量などによる接着剤供給装置の動きへの悪影響の問題がなく、またホースの引き回しなどの配慮が不要になる。従って、工場における装置レイアウトが容易になる。
【0043】
そして、蓋体28の回転によって、シリンダ26a内と、接着剤吐出のための接着剤排出管30や、接着剤を注入するための接着剤通路28eと外部との接続を制御することができる。従って、接着剤を空気との接触をさせずに、順次カートリッジ26に充填することができる。
【0044】
なお、このような接着剤供給装置は、車両のフロントガラスやリアガラスの周辺へのモール接着用の接着剤の塗布や、ボンネットの裏側へのリブの接着など各種部材への接着剤の塗布に利用することができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、接着剤が充填されたカートリッジを利用する。従って、接着剤供給装置へ接着剤を供給するためのホースの接続が不要である。そこで、ホースの耐久性やホースの重量などによる接着剤供給装置の動きへの悪影響の問題がなく、またホースの引き回しなどの配慮が不要になる。従って、工場における装置レイアウトが容易になる。また、蓋体によって、接着剤のカートリッジに対する排出供給の容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態に係る装置の正面断面図である。
【図2】 接着剤注入後のカートリッジを検出するための構成を示す図である。
【図3】 ロボットシステムの構成を示す図である。
【図4】 接着剤注入用のステーションの構成を示す図である。
【符号の説明】
10 モータアッセンブリ、12 モータ軸、14 ピニオンギア、16 ラック軸、18 カートリッジ受け部、20 ロック用シリンダ、22 ロック用ピストン、24 ボール、26 カートリッジ、28 バルブ、30 接着剤排出管。
Claims (6)
- ロボットハンドに取り付けられ、塗布面に対して接着剤を供給する接着剤供給装置であって、
独立して設けられたカートリッジを受け入れ固定するカートリッジ受け部と、
このカートリッジ受け部に脱着自在であり、内部に接着剤を収納するシリンダと、このシリンダ内の一端側から摺動移動可能に配置されたピストンとを有し、前記シリンダの他端側に接着剤吐出口および接着剤流入口が設けられているカートリッジと、
カートリッジ受け部のほぼ中心部分からカートリッジ側に対し進退自在であって、前記ピストンを移動するプレス機構と、
前記シリンダの円筒状の外面に合致した円筒状の内面を有し、前記接着剤吐出口および接着剤流入口を含む前記シリンダの他端側を覆う蓋体であって、前記シリンダの外面に沿って摺動回転することによって前記接着剤吐出口および接着剤流入口を開閉する蓋体と、
この蓋体から外方に向けて突出形成され、蓋体の回転により一端側が前記接着剤吐出口と連通することで、前記シリンダ内の接着剤を他端側から外部に排出する接着剤排出管と、
前記蓋体から外方に向けて突出形成され、ロボットハンドにより把持可能な把持部であって、内部が中空に形成されるとともに、蓋体の回転により中空の内部の一端側が前記接着剤流入口と連通することで、他端側から供給される接着剤をシリンダ内に供給する把持部と、
を有し、
前記蓋体を回転することで、前記接着剤吐出口および前記接着剤流入口を開閉することができ、接着剤吐出口を開いた状態で前記プレス機構の駆動によって前記ピストンを移動することで前記シリンダ内の接着剤吐出口から接着剤を外部に吐出させ、接着剤流入口が開いた状態で前記プレス機構の駆動によって前記ピストンを移動することで前記シリンダ内に接着剤を流入する接着剤供給装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記カートリッジの吐出口位置は前記ロボットハンドの移動中心軸と一致させてある接着剤供給装置。 - 請求項1または2に記載の装置において、
前記ピストンの移動は、前記カートリッジを移動させるロボットの1軸として制御される接着剤供給装置。 - 請求項1または2に記載の装置において、
前記把持部の先端側の外周部に、ロボットハンドに係合固定される凹部が設けられる接着剤供給装置。 - 内部に接着剤を収容し、接着剤供給装置に着脱自在に取り付けられる接着剤用カートリッジであって、
一端側が開放されたシリンダと、
このシリンダ内に摺動移動可能に配置されたピストンと、
シリンダの開放端の反対側の他端側に設けられ、シリンダ内と外部を連通する接着剤吐出口および接着剤流入口と、
シリンダ開放側の外周部に設けられ、前記接着剤供給装置に係合固定される凹部と、
前記シリンダの円筒状の外面に合致した円筒状の内面を有し、前記接着剤吐出口および接着剤流入口を含む前記カートリッジの他端側を覆う蓋体であって、蓋体を前記カートリッジの外面に沿って摺動回転することによって前記接着剤吐出口および接着剤供給口を開閉する蓋体と、
この蓋体から外方に向けて突出形成され、蓋体の回転により前記接着剤吐出口と連通することで、前記シリンダ内の接着剤を外部に排出する接着剤排出管と、
前記蓋体から外方に向けて突出形成され、ロボットハンドにより把持可能な把持部であって、内部が中空に形成されるとともに、蓋体の回転により中空の内部が前記接着剤供給口と連通することで、外部から接着剤をシリンダ内に供給する把持部と、
を有し、
前記蓋体を回転することで、前記接着剤吐出口および前記接着剤供給口を開閉することができ、接着剤吐出口を開いた状態で前記ピストンの駆動によって前記シリンダ内の接着剤吐出口から接着剤を外部に吐出させ、接着剤供給口が開いた状態で前記ピストンの移動によって前記シリンダ内に接着剤を供給する接着剤用カートリッジ。 - 請求項5に記載の接着剤用カートリッジにおいて、
前記把持部の先端側の外周部に、ロボットハンドに係合固定される凹部が設けられる接着剤用カートリッジ。
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