JP5984639B2 - シール塗布装置及びシール塗布方法 - Google Patents

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Description

本発明は、シール塗布装置及びシール塗布方法に関する。
ボルトやリベットのようなファスナー(締結部品)を用いて被締結物を締結する技術は、航空機等の組立てに利用されている。ファスナーを用いて航空機の主翼の部品を締結する場合、燃料漏れを防ぐために締結部がシールされる。
図1〜6を参照して、繊維強化プラスチックのような複合材の被締結物を手作業で締結する方法を説明する。
図1に示されるように、被締結物としてのワーク104は、重ねられた複数の複合材部品105及び106を含む。ワーク104の一方側の表面101から他方側の表面102へ貫通するように、皿穴付き孔100が形成される。皿穴付き孔100の皿穴部分は、表面101側に配置される。ワーク104は、皿穴付き孔100の皿穴部分を囲む皿穴壁面103を有する。皿穴付き孔100の形成後、ワーク104が清掃され、皿穴付き孔100を形成したときに生じたバリが除去される。
図2は、ワーク104を締結するための締結部品(ファスナー107)を示す。ファスナー107は、例えば、ハックタイトファスナーである。ファスナー107は、皿ボルト108と、スリーブ109とを備える。皿ボルト108は、頭部110と、円筒部113と、ねじ部116とを備える。頭部110は、頭部上面112と、頭部側面111とを有する。頭部側面111は円錐面に形成されている。円筒部113は、頭部110とねじ部116の間に配置される。円筒部113にはねじが形成されていない。ねじ部116は、端面117を有する。頭部上面112及び端面117は、ファスナー107の軸方向の両端に配置される。スリーブ109は、円筒部113に被せられている。円筒部113の頭部110に近い部分がスリーブ109から露出している。スリーブ109は、頭部110側に配置された皿部115と、ねじ部116側に配置された円筒部114とを備える。皿部115は円錐形状に形成されている。
図3に示されるように、皿部115が皿穴壁面103に突き当たるまで、ファスナー107が皿穴付孔100に押し込まれる。皿部115が皿穴壁面103に接触した状態で、頭部110は表面101から突き出しており、ねじ部116は表面102から突き出している。
図4に示されるように、エアーハンマー118を用いて頭部上面112に衝撃力が繰り返し付与され、ファスナー107が打ち込まれる。
図5に示されるように、ファスナー107がワーク100に着座するまで、すなわち頭部110が皿部115を介して皿穴壁面103に突き当たるまで、エアーハンマー118により、頭部上面112に衝撃力が繰り返し付与される。ここで、ファスナー107が着座したことを作業者が音で判断してエアーハンマー118による衝撃力の付与を停止する。
図6に示されるように、ナット119がねじ部116に装着され、複合材部品105及び106が締結される。
ここで、締結部をシールするため、皿部115及び円筒部114の外側面と、頭部側面111とにシール剤を手作業で刷毛塗りし、シール剤が完全に塗布されたことを目視で確認する。シール剤を手作業で塗布しているため、作業に時間がかかり、且つ、品質が安定しにくい。
上記に関連して、特許文献1は、打鋲穴にシール剤を塗布するシール塗布装置を開示している。
また、特許文献2は、複数の被結合部材をリベットにより結合させる打鋲装置を開示している。図7を参照して、この打鋲装置のチャック機構を説明する。打鋲装置のリベット挿入ユニットは、摺動可能に設けられたピストン部材120と、ピストン部材120に取り付けられるリベット押圧ロッド121とを備える。リベット押圧ロッド121は、取付部124を備える。ピストン部材120は、取付部124と略同一形状で取付部124を嵌め合わすことができる取付穴125を備える。リベット押圧ロッド121の先端にチャック機構122が設けられる。チャック機構122は、コイルバネ123の付勢により開閉可能とされ、閉状態となることでリベットの軸部を把持可能である。
特開平11−70351号公報 特開2008−302399号公報
シール塗布装置には、効率よくシール剤を塗布できることが望まれる。そこで、本発明の課題は、効率よくシール剤を塗布することができる、シール塗布装置及びシール塗布方法を提供することにある。
本発明に係るシール塗布装置は、ファスナーを洗浄する、洗浄機構と、前記洗浄されたファスナーにシール剤を塗布する、塗布機構とを具備する。前記洗浄機構は、シート状の布部材を供給する、供給機構と、前記供給された布部材を前記ファスナーに押し当てる、当接機構と、前記布部材を自動で巻き取る、巻き取り機構とを備える。前記供給機構は、第1供給ロールと、第2供給ロールとを備える。前記布部材は、前記第1供給ロール及び前記第2供給ロールの何れか一方から、供給される。
本発明に係るシール塗布方法は、ファスナーを洗浄する工程と、前記洗浄されたファスナーにシール剤を塗布する工程とを具備する。前記洗浄する工程は、シート状の布部材を供給する工程と、前記供給された布部材を前記ファスナーに押し当てる工程と、前記布部材を自動で巻き取る工程とを備える。前記供給する工程は、第1供給ロール及び第2供給ロールとの何れか一方から、布部材を供給する工程と、布部材の供給元のロールを切り換える工程とを備える。
本発明によれば、効率よくシール剤を塗布することができる、シール塗布装置及びシール塗布方法が提供される。
図1は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図2は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図3は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図4は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図5は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図6は、被締結物を手作業で締結する方法を示す図である。 図7は、特許文献2に記載された打鋲装置を示す図である。 図8は、第1の実施形態に係るシール塗布装置を示す概略図である。 図9は、洗浄機構を示す概略図である。 図10は、塗布機構を示す概略図である。 図11は、芯出し機構を示す図である。 図12は、コントローラ71を示す図である。 図13は、塗布機構の動作方法を示す図である。 図14は、塗布機構の動作方法を示す図である。 図15は、塗布機構の動作方法を示す図である。 図16は、塗布機構の動作方法を示す図である。 図17は、ファスナーにシール剤を塗布するステップを示す図である。 図18は、ファスナーの外径とファスナー回転数RSとの関係、及び、ファスナーの外径とファスナー軸方向送り速度Vyとの関係を示す図である。 図19は、ファスナーの断面図である。 図20は、膜厚調整機構を示す概略図である。 図21は、弾性部材を示す断面図である。 図22は、洗浄機構を示す概略図である。 図23は、コントローラを示す図である。 図24は、第3の実施形態に係る塗布機構の一部を示す概略図である。 図25は、弾性部材を示す図である。 図26は、シール塗布状態確認装置を示す図である。 図27は、カメラを示す図である。 図28は、第6の実施形態に係るシール塗布装置を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図8は、本実施形態に係るシール塗布装置1を示す概略図である。
シール塗布装置1は、ファスナー5にシール剤を塗布する装置である。本実施形態では、ファスナー5がハックタイトファスナーである場合について説明する。但し、ファスナー5は、リベットでもよく、ボルトでもよい。ファスナー5は、スリーブ6及び皿ボルト7を有している。スリーブ6は、筒状である。皿ボルト7は、スリーブ6に挿入されている。
シール塗布装置1は、ファスナー5の軸部(スリーブ6の外周面)にシール剤を塗布するように構成されている。図8に示されるように、シール塗布装置1は、洗浄機構2、塗布機構3、膜厚調整機構4、及び固定機構を備えている。
洗浄機構2は、ファスナー5の外周面を洗浄する機能を有している。
塗布機構3は、洗浄されたファスナー5に、シール剤を塗布する機能を有している。
膜厚調整機構4は、ファスナー5に塗布されたシール剤の膜厚を調整する機能を有している。
固定機構は、塗布機構3によるシール剤の塗布時に、皿ボルト7に対するスリーブ6の位置を固定する機能を有している。本実施形態では、膜厚調整機構4が固定機構として用いられる。
本実施形態においては、まず、洗浄機構2により、ファスナー5が洗浄される。その後、塗布機構3により、洗浄されたファスナーにシール剤が塗布される。ファスナー5が洗浄されているので、清浄な面にシール剤を塗布することができ、シール剤を均一に塗布し易くなる。また、塗布後、膜厚調整機構4により、塗布されたシール剤の厚みが調整される。これにより、シール剤の厚みがより均一になる。
以下、各機構の詳細について説明する。
まず、洗浄機構2について説明する。
図9は、洗浄機構2を示す概略図である。図9に示されるように、洗浄機構2は、供給機構8、当接機構13、巻き取り機構10、及び溶媒噴出機構57を備えている。
供給機構8は、シート状の布部材9(例えばウエス)を供給する機能を有している。供給機構8は、第1供給ロール8−1、及び第2供給ロール8−2を備えている。布部材9は、第1供給ロール8−1及び第2供給ロール8−2の何れか一方から繰り出される。
巻き取り機構10は、布部材9を巻き取る機能を有している。巻き取り機構10は、例えば、巻き取りロールにより実現される。
溶媒噴出機構57は、布部材9に、洗浄用の溶剤(例えば、MEK:メチルエチルケトン)を噴きつける機能を有している。
当接機構13は、供給機構8から供給された布部材9を、ファスナー5に押し当てる機能を有している。本実施形態では、当接機構13は、接触ロール12、及び押し当て棒11を備えている。接触ロール12は、押し当て棒11により支持されている。布部材9は、接触ロール12とファスナー5との間を通されている。押し当て棒11により接触ロール12をファスナー5に近づけることにより、布部材9をファスナー5に当接させることができる。尚、ファスナー5は、ファスナー中心軸S25回りに回転可能になるように、支持されている。
洗浄機構2の動作方法について説明する。巻き取り機構10が布部材9を巻き取ることにより、供給機構8から、溶剤が吹き付けられた布部材9が供給される。供給された布部材9は、当接機構13により、布部材9がファスナー5の外周面(本実施形態では、スリーブ6の外周面)に押し当てられる。これにより、ファスナー5が洗浄される。
ここで、本実施形態では、供給機構8に、2本の供給ロール(第1供給ロール8−1及び第2供給ロール8−2)が設けられている。そのため、一方の供給ロールから布部材9が供給されている間、他方の供給ロールに、新しい布部材9を巻くことができる。そして、一方の供給ロールからの布部材9の供給が終了すると、布部材9の供給元となる供給ロールが、他方の供給ロールに切り換えられる。第1供給ロール8−1及び第2供給ロール8−2が設けられているため、一方の供給ロールから布部材9を供給している間に、他方のロールにおいて布部材9の交換作業を行うことができるため、装置を停止する必要がなく、作業時間を短縮することができる。
続いて、塗布機構3について説明する。
図10は、塗布機構3を示す概略図である。図10に示されるように、塗布機構3に対して、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸が定義される。塗布機構3は、ベース17、シール剤吐出装置15、ファスナー回転装置16、及びファスナー軸方向送り装置19を備える。
シール剤吐出装置15はファスナー5に塗布されるべきシール剤を吐出する。シール剤吐出装置15は、吐出パンチ37、シールカートリッジ38、ノズル39、吐出パンチ送り装置32、反力センサ36、及び支持構造31を備える。支持構造31は、シールカートリッジ38及び吐出パンチ送り装置32をベース17の上方位置で支持する。シールカートリッジ38にはファスナー5に塗布されるべきシール剤が充填されている。ノズル39はシールカートリッジ38に接続されている。ノズル39の軸方向及びシールカートリッジ38の軸方向はZ軸に平行である。吐出パンチ送り装置32は、サーボモータ33、及びボールネジ34を備える。吐出パンチ送り装置32は、吐出パンチ37をZ軸に平行に動かしてシールカートリッジ38に押し込む。吐出パンチ37がシールカートリッジ38に押し込まれることで、ノズル39からシール剤が吐出される。サーボモータ33の回転数が一定になるようにフィードバック制御を実行することで、吐出パンチ送り装置32は吐出パンチ37をシールカートリッジ38に一定速度で押し込む。反力センサ36は、吐出パンチ37に作用する押し込み反力を検出するロードセル又は圧電素子である。或いは、反力センサ36は、サーボモータ33のモータ電流値に基づいて押し込み反力を検出するように構成されてもよい。
ファスナー回転装置16は、ファスナー5をファスナー5の中心軸まわりに回転させる。ファスナー5の中心軸は、ファスナー5の軸方向に平行である。ファスナー5は、ファスナー5の中心軸がY軸に平行になるように、ファスナー回転装置16にセットされる。ファスナー回転装置16は、回転装置ベース18、モータ27、把持部26、芯押し台24、把持部25、付勢部23、直動ガイド22、及び芯出し機構30を備える。モータ27は、回転装置ベース18に対して固定される。モータ27のシャフトはY軸に平行である。把持部26は、モータ27のシャフトに対してトルクが伝達可能に接続される。直動ガイド22は、芯押し台24を回転装置ベース18に対してY軸に平行に案内する。芯押し台24は、把持部25がY軸に平行な回転軸まわりに回転可能なように把持部25を支持する。把持部26及び25は、互いに向かい合うようにY軸に平行な同一直線上に配置される。把持部25が把持部26に近づくように付勢部23が芯押し台24を付勢することで、把持部26及び25は、ファスナー5をファスナー5の軸方向に把持する。すなわち、把持部26及び25は、把持部26がファスナー5の頭部上面28に接触し、把持部25が端面29に接触した状態で、ファスナー5を把持する。把持部26及び把持部25は、先端に向かって細くなるテーパー形状に形成される。尚、把持部26及び把持部25の先端は、ファスナー5のキズ防止及びファスナー5の表面処理の剥離防止のために適度に面取りしてある。付勢部23は、芯押し台24を付勢するアクチュエータ又はばねを備える。付勢部23は、芯押し台24及び把持部25の把持部26に近づく移動及び遠ざかる移動を許容しながら、芯押し台24を付勢する。芯出し機構30は、ファスナー5の中心軸がファスナー回転装置16の回転中心軸(把持部26及び25の回転軸)に一致するようにファスナー5の芯出しをする。モータ27は、把持部26を回転させる。これにより、ファスナー5及び把持部25も回転する。
図11は、芯出し機構30を示す図である。芯出し機構30は、複数の当接部(41、42)を備える。当接部41、42は、芯出しフィンガーとも称される。複数の当接部41、42はY軸に垂直な面内を可動である。複数の当接部41、42がファスナー5の頭部40に接触してファスナー5の中心軸がファスナー回転装置16の回転中心軸に一致するようにファスナー5の芯出しをする。
図10を参照する。ファスナー軸方向送り装置19は、ファスナー回転装置16をY軸に平行に移動させる。ファスナー軸方向送り装置19は、シリンダー20、および直動ガイド21を備える。直動ガイド21は、回転装置ベース18をベース17に対してY軸に平行に案内する。シリンダー20は、回転装置ベース18をベース17に対してY軸に平行に移動させる。
塗布機構3は、コントローラ71を備えている。図12を参照して、コントローラ71について説明する。コントローラ71は、ファスナー形状データFSD、吐出パンチ送り速度設定値V1*、ファスナー周速度設定値CS*、及びリード設定値L*を入力し、吐出パンチ送り装置32、ファスナー回転装置16、及びファスナー軸方向送り装置19を制御する。ファスナー形状データFSDは、シール剤が塗布されるべき部位(スリーブ6及び頭部側面44)におけるファスナー5の軸方向の位置と外径との関係を記述する。吐出パンチ送り速度設定値V1*は、吐出パンチ37の送り速度を設定する定数である。ファスナー周速度設定値CS*は、ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の周速度を設定する定数である。リード設定値L*は、ファスナー5が一回転する間にファスナー回転装置16及びシール剤吐出装置15がファスナー5の軸方向に相対的に移動する距離を設定する定数である。
以下、塗布機構3の動作方法を説明する。はじめにファスナー回転装置16にファスナー5がセットされる。
図13に示されるように、把持部26及び25の間隔は、ファスナー5の軸方向の長さよりも大きい。芯出し機構30の複数の当接部41、42は、開いている。ファスナー回転装置16の回転中心軸が符号S12で示され、ファスナー5の中心軸が符号S25で示されている。搬送装置43がファスナー5を把持部26及び25の間に搬送し、ファスナー5が搬送装置43からファスナー回転装置16に引き渡される。
図14に示されるように、付勢部23が把持部26及び25が互いに近づくように芯押し台24及び把持部25を付勢した状態で、把持部26及び25がファスナー5を軸方向に把持する。ここで、把持部26の先端が頭部上面28に接触し、把持部25の先端が端面29に接触する。この段階では、ファスナー中心軸S25は回転中心軸S12と一致していない。
図15に示されるように、芯出し機構30が備える複数の当接部41、42が閉じてファスナー5の頭部40に接触し、ファスナー中心軸S25が回転中心軸S12に一致するようにファスナー5の芯出しをする。このとき、芯押し台24及び把持部25は、把持部26に向かって付勢されているもののY軸に平行に進退可能であるため、芯押し台24及び把持部25の位置が適切な位置に調節される。
図16に示されるように、芯出し機構30が備える複数の当接部41、42が開いてファスナー5から離れる。ファスナー回転装置16がファスナー5を回転させるとき、複数の当接部41、42はファスナー5から離れた状態に保たれる。
図17を参照して、ファスナー5にシール剤を塗布するステップを説明する。塗布機構3は、シール剤47をノズル39から一定の吐出量で吐出し、ファスナー5をファスナー中心軸S25まわりに回転させながら、且つ、ノズル39及びファスナー5をファスナー5の軸方向に相対的に移動させながら、ファスナー5にシール剤を塗布する。
より具体的には、コントローラ71は、吐出パンチ37が吐出パンチ送り速度設定値V1*に一致する一定の吐出パンチ送り速度V1でシールカートリッジ38に押し込まれるように吐出パンチ送り装置32を制御する。その結果、ノズル39からシール剤47が一定の吐出量で吐出される。このとき、シール剤47が一定の太さWで且つ一定の吐出速度V2で吐出される。上述のファスナー周速度設定値CS*はシール剤吐出速度V2に対応するように予め決定されている。上述のリード設定値L*は、シール剤太さWに対応するように予め決定されている。コントローラ71は、ファスナー形状データFSDに基づいて、ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の周速度がファスナー周速度設定値CS*で一定になるようにファスナー回転装置16を制御し、ファスナー5が一回転する間にファスナー回転装置16及びシール剤吐出装置15がファスナー5の軸方向に相対的に移動する距離がリード設定値L*で一定になるようにファスナー軸方向送り装置19を制御する。したがって、外径がファスナー5の軸方向に沿って一定である円筒部45にシール剤を塗布しているとき、ファスナー回転装置16はファスナー5の回転数RSを一定に保ち、ファスナー軸方向送り装置19はファスナー回転装置16のファスナー5の軸方向の送り速度Vyを一定に保つ。外径がファスナー5の軸方向に沿って変化する皿部46や頭部側面44にシール剤を塗布しているとき、ファスナー回転装置16はファスナー回転数RSを変化させ、ファスナー軸方向送り装置19はファスナー軸方向送り速度Vyを変化させる。
図18は、ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の外径とファスナー回転数RSとの関係、及び、ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の外径とファスナー軸方向送り速度Vyとの関係を示す。すなわち、ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の外径がファスナー5の軸方向に沿って増加するとき、ファスナー回転数RS及びファスナー軸方向送り速度Vyは減少する。ファスナー5の軸方向の位置がノズル39に一致するファスナー5の部位の外径がファスナー5の軸方向に沿って減少するとき、ファスナー回転数RS及びファスナー軸方向送り速度Vyは増加する。ファスナー回転数RS及びファスナー軸方向送り速度Vyを同時に減少させる制御、及び、ファスナー回転数RS及びファスナー軸方向送り速度Vyを同時に増加させる制御は、皿部46や頭部側面44のような円錐面にシール剤を均一に塗布するときに好適である。
図19は、ノズル39の位置における回転中心軸S12(ファスナー中心軸S25)に垂直な断面を示している。ここで角度θは、ノズル39の中心軸S112とファスナー5の外表面との交点のうちノズル39に最も近い点Pにおけるファスナー5の周速度を示す周速度ベクトル49とノズル39から吐出されるシール剤の吐出方向を示す吐出方向ベクトル48とのなす角である。角度θが鋭角になるようにノズル中心軸S112が回転中心軸S12(ファスナー中心軸S25)からずれていると、シール剤がファスナー5にぶつかったときに乱れないため、シール剤の塗布品質が良くなる。尚、ノズル中心軸S112は、図示されるようにZ軸に平行でもよく、回転中心軸S12(ファスナー中心軸S25)に垂直な面内でZ軸に対して傾いていてもよい。尚、シール剤の塗布品質は相対的に悪くなるが、ノズル中心軸S112が回転中心軸S12(ファスナー中心軸S25)を通っていても良い。
シール剤は、一般的に、高粘度流体であって、時間経過とともに硬化する(粘度が増大する)。そのようなシール剤を用いた場合、吐出パンチ37の押し込み力を一定にする制御を行うと、シール剤の定量吐出ができない。そのため、ファスナー5にシール剤を均一に塗布することが難しい。本実施形態によれば、吐出パンチ送り装置32が吐出パンチ37の押し込み速度が一定になるように吐出パンチ37の押し込み力を変化させるため、シール剤の吐出量が一定に制御される。そのため、ファスナー5にシール剤を均一に塗布することが容易である。
また、シール剤を吐出するときに吐出パンチ37に作用する押し込み反力を反力センサ36で検出することで、ファスナー5に塗布されるシール剤の品質を管理することができる。
本実施形態においては、把持部26及び25がファスナー5を軸方向に把持する。より具体的には、把持部26及び25は、頭部上面28に把持部26の先端が接触し、端面29に把持部25の先端が接触するように、ファスナー5を把持する。そのため、ファスナー5の軸部の全周に塗り残しがないようにシール剤を塗布することが原理的には可能である。したがって、本実施形態に係る塗布機構3は、ファスナー5の軸部にシール剤を塗布する用途に好適である。更に、芯出し機構30によりファスナー中心軸S25を回転中心軸S12に確実に一致させることができる。更に、シール剤をファスナー5に塗布しているとき、ファスナー5の芯出しをするときに用いた当接部41、42がファスナー5から離れた状態である。そのため、当接部41、42がシール剤塗布の邪魔にならない。更に、把持部26及び25がテーパー形状であるため、ファスナー5の端部(例えば頭部側面44)にシール剤を塗布する場合であっても、把持部26及び25にシール剤が付着することが防がれる。
上記説明では、芯押し台24及び把持部25が回転装置ベース18に対してY軸に平行に可動とされ、モータ27及び把持部26が回転装置ベース18に対してY軸方向に不動とされ、付勢部23が把持部26及び25が互いに近づくように芯押し台24及び把持部25を付勢する。尚、芯押し台24及び把持部25が回転装置ベース18に対してY軸に平行に不動とされ、モータ27及び把持部26が回転装置ベース18に対してY軸方向に可動とされ、付勢部23が把持部26及び25が互いに近づくようにモータ27及び把持部26を付勢してもよい。
上記説明では、ファスナー回転装置16(より具体的には回転装置ベース18)がベース17に対してY軸に平行に可動とされ、シール剤吐出装置15がベース17に対してY軸に平行に不動とされ、シリンダー20がファスナー回転装置16(より具体的には回転装置ベース18)をY軸に平行に移動する。尚、ファスナー回転装置16(より具体的には回転装置ベース18)がベース17に対してY軸に平行に不動とされ、シール剤吐出装置15がベース17に対してY軸に平行に可動とされ、シリンダー20がシール剤吐出装置15をY軸に平行に移動してもよい。
続いて、膜厚調整機構4(固定機構)について説明する。図20は、膜厚調整機構4を示す概略図である。
図20に示されるように、膜厚調整機構4は、弾性部材支持機構50及び弾性部材51を備えている。弾性部材51は、弾性部材支持機構50により支持されている。弾性部材支持機構50は、シール剤の塗布時に、スリーブ6の外周面に、弾性部材51を押し当てる。弾性部材51は、シール剤の塗布方向とは異なる方向から、スリーブ6に押し当てられる。この際、弾性部材51は、皿ボルト7に対するスリーブ6の位置を固定するように、押し当てられる。すなわち、膜厚調整機構4は、固定機構として機能する。皿ボルト7に対するスリーブ6の位置が固定されることにより、シール剤の塗布時に、所望する位置にシール剤を塗布することが可能になる。
また、シール剤の塗布時には、ファスナー5がファスナー中心軸S25回りに回転する。弾性部材51により、スリーブ6に塗布されたシール剤が塗り広げられ、シール剤の厚みが均一になるように調整される。これにより、スリーブ6の外周面の全面に、均一にシール剤が塗布される。
図21は、弾性部材51を示す断面図である。スリーブ6には、円筒部45及び皿部46が設けられている。円筒部45と皿部46との連結部分には、弾性部材51を適切に押し当てることができない場合がある。その結果、連結部分にシール剤が適切に塗布されない場合がある。
そこで、本実施形態では、弾性部材51において、スリット52が設けられている。具体的には、弾性部材51には、スリーブ6の円筒部45に接触する円筒部接触面73と、皿部46に接触する皿部接触面72とが設けられている。スリット52は、円筒部接触面73と皿部接触面72との間に設けられている。
上述のように、スリット52が設けられていることにより、ファスナー5の形状によって生じる周速差によって塗布厚が不均一になることを、防止することができる。これにより、円筒部45と皿部46との連結部分にも適切にシール剤を塗布することが可能になる。
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、洗浄機構2の構成が工夫されている。その他の点については、第1の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明を省略する。
図22は、洗浄機構2を示す概略図である。図22に示されるように、洗浄機構2は、供給機構8、コントローラ63、ロール58、ロール59、ロール60、ロール61、及び巻き取りロールを備えている。布部材9は、供給機構8から繰り出され、ロール58、ロール59、ロール60及びロール61を介して、巻き取りロールによって巻き取られる。布部材9は、ロール59とロール60との間において、ファスナー5に押し当てられる。
供給機構8は、第1供給ロール8−1、第2供給ロール8−2、連結ユニット(54−1、54−2)、及び残量検知センサ53を備えている。
第1の実施形態と同様に、布部材9は、第1供給ロール8−1及び第2供給ロール8−2のいずれか一方から供給される。
残量検知センサ53は、各供給ロール(8−1、8−2)に巻かれている布部材9の残量を検知する機能を有している。
連結ユニット54は、連結部材54−1及び連結部材54−2を有している。連結部材54−1及び54−2は、第1供給ロール8−1又は第2供給ロール8−2から繰り出された布部材9を挟むように配置されている。連結部材54−1及び54−2は開閉可能となっている。開状態の場合、連結部材54−1と連結部材54−2とは離れている。閉状態の場合、連結部材54−1及び連結部材54−2とは、布部材9に接触し、布部材9を挟む。
図23は、コントローラ63を示す図である。コントローラ63は、例えば、コンピュータにより実現される。図23に示されるように、コントローラ63は、残量検知センサ53による検知結果に基づいて、連結ユニット54の動作を制御する機能を有している。
本実施形態では、第1供給ロール8−1及び第2供給ロール8−2の一方が布部材9の供給元のロールである場合、連結部材54−1及び連結部材54−2の内の一方が、他方の供給ロールに巻かれた布部材9の先端を保持している。ここで、布部材9の先端には、粘着層56が設けられている。布部材9の残量が予め定められた基準値よりも小さくなると、コントローラ63は、連結ユニット54を開状態から閉状態になるように制御する。これにより、一方のロールから繰り出されている布部材9に、他方のロールに巻かれた布部材9の先端が貼り付けられ、供給元のロールを切り換えることが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、布部材9の供給作業を停止することなく、供給元のロールを切り換えることができ、作業時間をより短縮することが可能になる。
(第3の実施形態)
続いて、第3の実施形態について説明する。
図24は、本実施形態に係る塗布機構3の一部を示す概略図である。本実施形態では、塗布機構3に、カメラ62(位置検出機構)が追加されている。カメラ62は、ファスナー5を撮像する機能を有している。カメラ62によって撮像されたファスナー5の画像は、コントローラ71(制御機構:図12参照)に通知される。コントローラ71は、取得した画像に基づいて、皿ボルト7に対するスリーブ6の位置を検出し、その検出結果に基づいて、スリーブ6部分にシール剤が塗布されるように、シール剤の塗布位置を制御する。その他の点については、既述の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
ファスナー5の種類によっては、皿ボルト7に対してスリーブ6が可動である場合がある。本実施形態によれば、そのような場合であっても、カメラ62により、皿ボルト7に対するスリーブ6の位置が検出できるので、より正確に、スリーブ6にシール剤を塗布することが可能となる。
(第4の実施形態)
続いて、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、既述の実施形態に対し、弾性部材51の形状が工夫されている。その他の点については、既述の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
図25に示されるように、弾性部材51は、スリーブ6におけるシール剤が塗布されるべき部位の形状に対応するように形成される。弾性部材51がスリーブ6に接触する面には、互いに平行な複数の溝64が形成される。例えば、複数の溝64は、螺旋溝である。
更に、複数の溝64が設けられているため、複数の溝64がなければ弾性部材51の外側にはみ出していたはずのシール剤が、複数の溝64に充填され、塗布される。従って、シール剤の使用量を減らすことができる。
尚、本実施形態においては、膜厚調整機構4として、必ずしも弾性部材51が用いられる必要はない。例えば、弾性部材51の代わりに、スリーブ6に対応する形状を有し、複数の溝64を有する金属製の部材が用いられてもよい。
(第5の実施形態)
続いて、第5の実施形態について説明する。本実施形態に係るシール塗布装置1は、下記の説明を除いて、既述の実施形態と同様である。
図26に示されるように、塗布機構3は、シール塗布状態確認装置69を備える。シール塗布状態確認装置69は、カメラ65と、画像処理装置67と、出力装置66と、記憶装置68とを備える。カメラ65としては、第3の実施形態のカメラ62(図24参照)が用いられてもよい。
図27に示されるように、カメラ65は、ファスナー回転装置16にセットされた状態(把持部26及び25に把持された状態)のファスナー5を撮影して画像データを生成する。ここで、ファスナー回転装置16がファスナー5を回転させることで、互いに異なる複数の回転位置においてファスナー5を撮影することができる。したがって、ファスナー5の全周のシール剤の塗布状態を確認することができる。
画像処理装置67は、カメラ65が生成した画像データに対して画像処理を実行して、ファスナー5のシール剤が塗布された部分(塗布部分)とファスナー5のシール剤が塗布されていない部分(塗り漏れ部分)とを検出する。ここで、ファスナー5の皿ボルト7及びスリーブ6が金属製であり、シール剤が黒色であると、塗布部分(黒色部分)及び塗り漏れ部分(金属色部分)の検出が容易である。
出力装置66は、塗り漏れ部分が検出された場合にエラーを出力する。この場合、塗り漏れ部分に手作業でシール剤を塗布する。出力装置66は、画像処理前のファスナー5の画像や画像処理後のファスナー5の画像を出力してもよい。
記憶装置68は、画像処理前の画像データ、画像処理後の画像データ、及び、塗布部分及び塗り漏れ部分の検出結果をファスナー5の識別子と対応付けて記録する。これらは、品質管理等に利用される。
(第6の実施形態)
続いて、第6の実施形態について説明する。本実施形態に係るシール塗布装置1は、下記の説明を除いて既述の実施形態と同様である。
図28に示されるように、把持部26が旋盤などに使われる三つ爪チャック70で置き換えられ、芯出し機構30は設けられない。本実施形態では、三つ爪チャック70がファスナー5の頭部40をチャックしてファスナー5の芯出しをする。本実施形態では、塗り漏れ部分が発生しないように頭部側面44の全周にシール剤を塗布することは困難であるが、スリーブ6については既述の実施形態と同様にシール剤を塗布することができる。
以上、実施形態を参照して本発明によるシール塗布装置及びシール塗布方法を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、上記実施形態に様々な変更を加えたものも本発明に含まれる。
例えば、ファスナー5のねじ部又は円筒部45に接触してファスナー中心軸S25がファスナー回転装置16の回転中心軸S12に一致するようにファスナー5の芯出しをする別の芯出し機構30を追加してもよい。
また、既述の実施形態は独立するものではなく、矛盾のない範囲内で複数の実施形態を組み合わせることも可能である
1 シール塗布装置
2 洗浄機構
3 塗布機構
4 膜厚調整機構
5 ファスナー
6 スリーブ
7 皿ボルト
8 供給機構
8−1 第1供給ロール
8−2 第2供給ロール
9 ウエス(布部材)
10 巻き取りロール(巻き取り機構)
11 押し当て棒
12 接触ロール
13 当接機構
14 塗布機構
15 シール剤吐出装置
16 ファスナー回転装置
17 ベース
18 回転装置ベース
19 ファスナー軸方向送り装置
20 シリンダー
21 直動ガイド
22 直動ガイド
23 付勢部
24 芯押し台
25 把持部
26 把持部
27 モータ
28 頭部上面
29 端面
30 芯出し機構
31 支持構造
32 吐出パンチ送り装置
33 サーボモータ
34 ボールネジ
36 反力センサ
37 吐出パンチ
38 シールカートリッジ
39 ノズル
40 頭部
41 当接部
42 当接部
43 搬送装置
44 頭部側面
45 円筒部
46 皿部(円錐部)
47 シール剤
48 吐出方向ベクトル
49 周速度ベクトル
50 弾性部材支持機構
51 弾性部材
52 スリット
53 残量検知センサ
54 連結ユニット
54−1 連結部材
54−2 連結部材
56 粘着層
57 溶剤噴出機構
58 ロール
59 ロール
60 ロール
61 ロール
62 カメラ
63 コントローラ
64 溝
65 カメラ
66 出力装置
67 画像処理装置
68 記憶装置
69 シール塗布状態確認装置
70 三つ爪チャック
71 コントローラ
72 皿部接触面
73 円筒部接触面
100 皿穴付き孔
101 表面
102 表面
103 皿穴壁面
104 ワーク(被締結物)
105 複合材部品
106 複合材部品
107 ファスナー
108 皿ボルト
109 スリーブ
110 頭部
111 頭部側面
112 頭部上面
113 円筒部
114 円筒部
115 皿部(円錐部)
116 ねじ部
117 端面
118 エアーハンマー
119 ナット
120 ピストン部材
121 リベット押圧ロッド
122 チャック機構
123 コイルバネ
124 取付部
125 取付穴
FSD ファスナー形状データ
V1* 吐出パンチ送り速度設定値
CS* ファスナー周速度設定値
L* リード設定値
V1 吐出パンチ送り速度
V2 シール剤吐出速度
Vy ファスナー軸方向送り速度
RS ファスナー回転数
W シール剤太さ
S12…回転中心軸
S25…ファスナー中心軸
S112…ノズル中心軸
θ…角度

Claims (17)

  1. ファスナーを洗浄する、洗浄機構と、
    前記洗浄されたファスナーにシール剤を塗布する、塗布機構と、
    を具備し、
    前記洗浄機構は、
    シート状の布部材を供給する、供給機構と、
    前記供給された布部材を前記ファスナーに押し当てる、当接機構と、
    前記布部材を巻き取る、巻き取り機構とを備え、
    前記供給機構は、
    第1供給ロールと、
    第2供給ロールとを備え、
    前記布部材は、前記第1供給ロール及び前記第2供給ロールの何れか一方から、供給される
    シール塗布装置。
  2. 請求項1に記載されたシール塗布装置であって、
    前記洗浄機構は、更に、前記布部材に洗浄用溶媒を噴出する、溶媒噴出機構を有する
    シール塗布装置。
  3. 請求項1又は2に記載されたシール塗布装置であって、
    前記供給機構は、更に、前記布部材の供給元のロールを切り換える、切替機構を備えている
    シール塗布装置。
  4. 請求項3に記載されたシール塗布装置であって、
    前記切替機構は、切替元ロールから供給された前記布部材に、切替先ロールに巻かれた布部材の先端を張り付けるように構成されている
    シール塗布装置。
  5. 請求項3又は4に記載されたシール塗布装置であって、
    更に、
    前記洗浄機構は、更に、前記供給元のロールに巻かれた前記布部材の残量を検知する、残量検知センサを備え、
    前記切替機構は、前記残量検知センサによる検知結果に基づいて、前記供給元のロールを切り換える
    シール塗布装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載されたシール塗布装置であって、
    更に、
    前記ファスナーに塗布されたシール剤の膜厚を調整する、膜厚調整機構
    を具備する
    シール塗布装置。
  7. 請求項6に記載されたシール塗布装置であって、
    前記膜厚調整機構は、前記ファスナーに接触させられる、弾性部材を備え、
    前記ファスナーは、
    円筒部と、
    前記円筒部の一端に結合した皿部とを備え、
    前記弾性部材は、
    前記円筒部に接する円筒部接触面と、
    前記皿部の外面に接する皿部接触面とを有し、
    前記円筒部接触面と前記皿部接触面との間には、スリットが設けられている
    シール塗布装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載されたシール塗布装置であって、
    前記ファスナーは、
    スリーブと、
    前記スリーブに挿入された皿ボルトとを備える
    シール塗布装置。
  9. 請求項8に記載されたシール塗布装置であって、
    前記塗布機構は、
    前記皿ボルトに対する前記スリーブの位置を検出する、位置検出機構と、
    前記位置検出機構による検出結果に基づいて、シール剤の塗布位置を制御する、制御機構とを備える
    シール塗布装置。
  10. 請求項8又は9に記載されたシール塗布装置であって、
    更に、
    前記皿ボルトに対する前記スリーブの位置を固定する、固定機構
    を具備する
    シール塗布装置。
  11. ファスナーを洗浄する工程と、
    前記洗浄されたファスナーにシール剤を塗布する工程と、
    を具備し、
    前記洗浄する工程は、
    シート状の布部材を供給する工程と、
    前記供給された布部材を前記ファスナーに押し当てる工程と、
    前記布部材を巻き取る、巻き取る工程とを備え、
    前記供給する工程は、
    第1供給ロール及び第2供給ロールとの何れか一方から、布部材を供給する工程と、
    布部材の供給元のロールを切り換える工程とを備える
    シール塗布方法。
  12. 請求項11に記載されたシール塗布方法であって、
    更に、
    前記洗浄する工程は、更に、前記布部材に洗浄用溶媒を噴出する工程を備える
    シール塗布方法。
  13. 請求項11又は12に記載されたシール塗布方法であって、
    更に、
    前記ファスナーに塗布されたシール剤の膜厚を調整する工程、
    を具備する
    シール塗布方法。
  14. 請求項13に記載されたシール塗布方法であって、
    前記膜厚を調整する工程は、弾性部材を前記ファスナーに接触させる工程を含み、
    前記ファスナーは、
    円筒部と、
    前記円筒部の一端に結合した皿部とを備え、
    前記弾性部材は、前記円筒部及び前記皿部の外面に接触する接触面を有し、
    前記接触面には、前記円筒部と前記皿部との接続部分に対応する位置に、スリットが設けられている
    シール塗布方法。
  15. 請求項11乃至14のいずれかに記載されたシール塗布方法であって、
    前記ファスナーは、
    スリーブと、
    前記スリーブに挿入された皿ボルトとを備える
    シール塗布方法。
  16. 請求項15に記載されたシール塗布方法であって、
    更に、
    前記皿ボルトに対する前記スリーブの位置を検出する工程、
    を具備し、
    前記塗布する工程は、前記位置を検出する工程による検出結果に基づいて、シール剤を塗布する工程を備えている
    シール塗布方法。
  17. 請求項15又は16に記載されたシール塗布方法であって、
    更に、
    前記皿ボルトに対する前記スリーブの位置を固定する工程、
    を具備する
    シール塗布方法。
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