JP6071359B2 - シーラント塗布ブラシ及びシーラント塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、シーラントを塗布する技術に関する。

近年、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）に例示される複合材料が広く用いられるようになって来ている。そのような複合材料を使用する際に、複合材料内の液体の漏洩防止や、段差や継ぎ目からのスパーク等を封じ込めるために、シーラント材が塗布される。

図１は、複合材料の段差部に塗布されたシーラントの一例を示す断面図である。この例では、複合材料によって形成された板状の第１部材１０１の上に、複合材料によって形成された板状の第２部材１０２が重ねられる。第１部材１０１と第２部材１０２との間に、紙面に垂直な方向に延長する段差面１０５が形成される。

複合材料の段差部を保護するために、シーラントが塗布される。図１のような段差面の場合、段差の下段面１０３と、上段面１０４と、段差面１０５に、低粘度の下地シーラント１０６が塗布される。下地シーラント１０６の塗布後、その上に高粘度の隅肉シーラント１０７が塗布される。下地シーラント１０６を塗布することにより、複合材料からなるワークに対する隅肉シーラント１０７の密着性が向上する。

図２Ａ、図２Ｂは、それぞれ段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す上面図と側面図である。柄１０９の一端にブラシ１１０が設けられた筆状の塗布ブラシ１０８を用いて塗布が行われる。作業者（人或いはロボット）は、ブラシ１１０にシーラントを供給する。作業者は、塗布ブラシ１０８の柄１０９を持ち、ブラシ１１０をワークの塗布対象箇所である下段面１０３に接触させて、段差の延長方向に動かす。その結果、段差に沿って下段面１０３に下地シーラント１０６が塗布される。作業者は同様にして、図３Ａの上面図と図３Ｂの側面図に示されるように、上段面１０４にも下地シーラント１０６を塗布する。このように段差に沿って下地シーラント１０６を塗布した後、作業者は隅肉シーラント１０７を下地シーラント１０６上に塗布する。

ＣＦＲＰのシーラントに関して、特許文献１にその一例が記載されている。

特開２００９−２２７１６６号公報

本願の発明者は、上記のような下地シーラント１０６の塗布において、以下のような品質保持上の注意点があることに着目した。第一に、塗布領域の均一性が要求される。第二に、下地シーラントの密着性が要求される。

第一の点に関して、下地シーラント１０６の塗布領域について図１を参照して説明する。まず要求上、段差面１０５からの隅肉シーラント１０７を盛る領域の幅が規定される。図１では、上段面１０４において幅Ｌ１０３、下段面１０３において幅Ｌ１０４の領域に隅肉シーラント１０７が盛られる。下地シーラント１０６は、隅肉シーラント１０７が塗布される領域を十分に覆うことが望まれる。従って、上段面１０４の下地シーラント１０６の幅Ｌ１０１と、下段面１０３の下地シーラント１０６の幅Ｌ１０２は、それぞれ隅肉シーラント１０７の幅Ｌ１０３、Ｌ１０４よりも大きく設定される。且つ、幅Ｌ１０１、Ｌ１０２が大きくなりすぎることは望ましくない。従って、下地シーラント１０６の上段面１０４の幅Ｌ１０１と、下段面１０３の幅Ｌ１０２は、それぞれ所定の範囲内に収まることが望ましい。しかしながら、作業者は塗布ブラシ１０８を用いて手作業で下地シーラント１０６を塗布するため、その幅を一定とすることが困難である。

次に、第二の点について、作業者が塗布ブラシ１０８を用いて下地シーラント１０６の塗布を行う場合、ブラシ１１０の毛をある程度立てて作業を行うことが望まれる。下地シーラント１０６の複合材料に対する密着性を向上するためには、下地シーラント１０６を単に材料表面に配置するだけではなく、材料表面に擦り込むような感覚で塗布することが求められるからである。しかしながら、作業中に図４に示すようにブラシ１１０の毛が材料表面に対して倒れた状態となることがある。このような場合、下地シーラント１０６の密着性が低下してしまう。

複合材料の下地シーラントを均一な品質で塗布することを容易にする技術が望まれる。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一側面において、シーラント塗布ブラシ（１０）は、第１ブラシ部（１１）と、第２ブラシ部（１２）とを備える。第１ブラシ部は、第１支持部と、第１支持部に支持され第１方向（ｚ軸方向）に向く第１毛群からなる第１ブラシ（１３）とを有する。第２ブラシ部は、第１方向に可動的に第１支持部に接続された第２支持部と、第２支持部に支持され第１方向に向き得る第２毛群からなる第２ブラシ（１４）とを有する。

本発明の他の側面において、第１支持部と第２支持部とは、互いに対向する面（１６、１７）が摺動可能であるように接続されることによって、第１方向に可動的に接続される。

本発明の更に他の側面において、第１ブラシは、第１支持部に対して着脱可能な基部（２２、２４）に取り付けられている。

本発明の一側面において、本発明のシーラント塗布ブラシを用いたシーラント塗布方法は、第２方向に延長する段差を有する複合材料のワークに対して、第１ブラシ（１３）の先端が段差の下段面（３）に接し、第２ブラシ（１４）の先端が段差の上段面（４）に接するようにシーラント塗布ブラシを配置する工程と、シーラント塗布ブラシを第２方向（ｙ軸方向）に移動することによって、第１シーラントを上段面と下段面に同時に塗布する工程と、ワークの第１シーラントが塗布された領域に第２シーラントを塗布する工程とを備える。

本発明の他の側面において、シーラント塗布方法は更に、配置する工程の前に、段差の上段面と下段面とを接続する側面に第１ブラシと第２ブラシの一方を当てて第２方向に移動することにより第１シーラントを側面に塗布する工程を備える。

本発明により、複合材料の下地シーラントを均一な品質で塗布することを容易にする技術が提供される。

図１は、複合材料の段差部に塗布されたシーラントの一例を示す断面図である。 図２Ａは、段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す上面図である。 図２Ｂは、段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す側面図である。 図３Ａは、段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す上面図である。 図３Ｂは、段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す側面図である。 図４は、段差部への下地シーラント１０６の塗布の一工程を示す側面図である。 図５は、本発明の一実施形態におけるシーラント塗布ブラシを示す。 図６は、塗布方法の一工程を示す側面図である。 図７Ａは、塗布方法を示す上面図である。 図７Ｂは、塗布方法を示す側面図である。 図７Ｃは、シーラント塗布ブラシの斜視図である。 図８は、シーラント塗布ブラシの側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図５は、本発明の一実施形態におけるシーラント塗布ブラシ１０を示す斜視図である。シーラント塗布ブラシ１０は、第１ブラシ部１１と、第２ブラシ部１２とを備える。第１ブラシ部１１は、合成樹脂、木材、金属等によって形成され、概ね直方体の本体である第１支持部２１を有する。その本体の下側面（図５のｚ軸負方向側の面）に、下方を向く多数の毛群からなる第１ブラシ１３が形成される。この第１ブラシの毛先によって形成される面を、以下では第１塗布面と記載する。第２ブラシ部１２も同様に、合成樹脂、木材、金属等によって形成され、概ね直方体の本体である第２支持部２３を有する。その本体の下側面に、下方を向く多数の毛群からなる第２ブラシ１４が形成される。この第２ブラシの毛先によって形成される面を、以下では第２塗布面と記載する。

第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２とは、対向面（図５では、それぞれｘ軸方向を法線とする第１ブラシ部１１の接触面１６と第２ブラシ部１２の接触面１７）において面接触するように、接続部材１５によって接続される。以下、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２とが並ぶ方向、すなわち図５におけるｘ軸方向を、幅方向と呼ぶ。第１塗布面及び第２塗布面に平行で、且つ幅方向に垂直な方向、すなわち図５のｙ軸方向を塗布方向と呼ぶ。第１ブラシ１３（第１塗布面）は幅方向に幅Ｌ１を有する。第２ブラシ１４（第２塗布面）は幅方向に幅Ｌ２を有する。

第１ブラシ１３の構成について更に説明する。第１ブラシ１３は、複数の毛束を備える。毛束は、柔毛ではなく剛毛である。従って例えば、ブラシ面を下にしてシーラント塗布ブラシ１０をワークの上に置いたときに、毛束は概ね垂直に近い姿勢を保ち、その毛先付近のみがワーク表面に接触する。

複数の毛束の各々は、複数の毛を束ねて第１支持部２１に植毛することによって形成される。複数の毛束は、第１支持部２１の下側面に、縦・横などの二次元的に周期的に配列される。複数の毛束は、第１支持部２１の下側面の概ね全面を覆う。特に、接触面１６に近い側の下側面においては、毛束が植毛されない余白が小さいことが望ましい。その余白の幅は、例えば毛束の配列の幅方向の周期以下である。

接続部材１５は、例えばボルトとナット等の締結部材によって、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２を調節可能な強度で互いに締め付けることができる。接続部材１５は、所定の範囲内で第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２とが相対的に高さ方向（第１及び第２塗布面に垂直である第１方向、図５のｚ軸方向）に可動であるように、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２とを接続する。すなわち第１ブラシ部１１の接触面１６と第２ブラシ部１２の接触面１７とが相対的に高さ方向に摺動することにより、第１ブラシ部１１に対する第２ブラシ部１２の高さ方向の位置は変位する。

第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２の塗布面の相対的な高さが可動であれば、他の構成を採用してもよい。但し、ボルト・ナット等によって接触面１６、１７において摺動可能に接続することにより、簡単な構成で高さ方向の変位を実現できる。

図６は、シーラント塗布ブラシ１０を用いた塗布方法の一工程を示す側面図である。作業者は、例えば下地シーラント６を溜めている液槽に第１ブラシ１３の毛先を浸して濡らすなどの方法により、第１ブラシ１３（第２ブラシ１４でもよい）に下地シーラント６を供給する。作業者は、第１ブラシ１３が形成する第１塗布面が段差の下段面３と上段面４とを接続する側面である段差面５に面接触するようにシーラント塗布ブラシ１０を持つ。作業者は、この状態でシーラント塗布ブラシ１０をワークに押し当てて段差の延長方向（第２方向）に往復運動させることにより、段差面５に下地シーラント６を塗布する。

作業者は次に、下段面３と上段面４に下地シーラント６を塗布する。図７Ａ、図７Ｂは、それぞれ、シーラント塗布ブラシ１０を用いた塗布方法を示す上面図と側面図である。作業者は、例えば下地シーラント６を溜めている液槽に第１ブラシ１３の毛先と第２ブラシ１４の毛先とを浸して濡らすなどの方法により、第１ブラシ１３、第２ブラシ１４に下地シーラント６を供給する。

作業者は、下段面３と上段面４との段差の延長方向（ｙ）がシーラント塗布ブラシ１０の塗布方向となるように、シーラント塗布ブラシ１０を持つ。そして第１ブラシ１３の毛先が下段面３に接触し、第２ブラシ部１２の毛先が上段面４に接触するように、シーラント塗布ブラシ１０をワーク上に配置する。この状態においては、幅方向における第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２との接触面１６、１７の位置がワークの段差の位置に一致する。

第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２が高さ方向に相対的に可動であるため、段差の高さが変化しても、その変化に追従することができる。すなわち第１ブラシ１３が下段面３に接触し、第２ブラシ１４が上段面４に接触した両段接触状態を保つことができる。シーラント塗布ブラシ１０をワーク表面に置くことによって、あるいは作業者が第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２の上面を指先で軽く押すことによって、両段接触状態となる程度に、接続部材１５（ボルト１５−１とナット１５−３）による締め付け力は弱いことが望ましい。

作業者は、両段接触状態でシーラント塗布ブラシ１０をワークの表面に押し付けて段差の延長方向に往復運動させることにより、下地シーラント６を下段面３と上段面４に同時に塗布することができる。下段面３には、段差の延長方向に沿って、段差から第１ブラシ１３の幅Ｌ１の領域に下地シーラント６が塗布される。上段面４には、段差の延長方向に沿って、段差から第２ブラシ１４の幅Ｌ２の領域に下地シーラント６が塗布される。

従って、幅Ｌ１、Ｌ２を予め適切な値とすることにより、下段面３と上段面４の各々に適切な幅の下地シーラント６を同時に塗布することができる。このようなシーラント塗布ブラシ１０により、例えば航空機の翼のように、段差が一方向（ｙ軸方向）に長く延長しているワークに対する処理を高品質且つ高速に行うことができる。

下地シーラント６が塗布される領域の幅について、様々な所定の値がある場合、異なる幅Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌｎ（ｎは整数）を有する複数のブラシ部が予め用意される。所定の値に応じて、それらのブラシ部から適切な組を選択し、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２として接続することにより、様々な塗布幅に対応することができる。

シーラント塗布ブラシ１０は、筆状の塗布ブラシに比べて、ワーク表面に対して傾きが小さい状態を保ちやすいため、図４に示したように毛先が倒れる状態を避けることができる。その結果、ワークの塗布面全体を均等圧力で塗布することが容易であり、下地シーラント６の密着性が向上する。

段差に追従するためには、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２は少なくとも高さ方向に相対的に可動であればよい。更に、第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２が、接触面１６、１７に垂直な軸を中心として相互に回転可能であってもよい。この場合、第２ブラシ１４の毛群は第１ブラシ１３の毛群と同じ第１方向を向き得るが、回転することもできる。このような構成により、段差の下段面３と上段面４が相対的に傾いている場合（例えば、段差の大きさが徐々に変化する場合）であっても、その傾斜に追従することができる。

以上のように下地シーラント６が塗布される。その後、下地シーラント６の上に、高粘度の隅肉シーラントが塗布される。下地シーラント６が適切な領域に、且つ高い密着性で塗布されているため、隅肉シーラントも複合材料に対して高い密着性で塗布することが可能である。

次に、図７Ｃの斜視図を参照して、接続部材１５についてより詳細に説明する。この例では、接続部材１５はボルト１５−１とナット１５−３によって構成されている。第１ブラシ部１１には、接触面１６と垂直方向に延長する貫通孔が形成される。第２ブラシ部１２には、接触面１７と垂直方向に貫通し、高さ方向に長いプロファイルを有する溝１８が形成される。ボルト１５−１が第２ブラシ部１２の側から貫通孔に挿入され、第１ブラシ部１１の反対側の面から突出する。第１ブラシ部１１の接触面１６と反対側の面においてボルト１５−１がナット１５−３に接続されることにより、接続部材１５が構成される。

第２ブラシ部１２には、ボルト１５−１が挿入される貫通孔として、上下方向（ｚ軸方向）に長い溝１８が形成される。第２ブラシ部１２は、溝１８に沿って、ボルト１５−１に対して上下移動することができる。この上下移動により、第２ブラシ部１２の第１ブラシ部１１に対する高さ方向の位置を調節することができる。

第２ブラシ部１２の接触面１７と反対側の面の溝１８の開口部には、窪み１９が設けられる。この窪み１９は、ボルトヘッド１５−２を収納することができる程度の幅と深さで形成される。その結果、第２ブラシ部１２の接触面１７と反対側の面は、本体部の直方体の輪郭形状から突出した部分が無い平坦面２０となる。このような構成においては平坦面２０に突起が無いため、例えば図６の側面の塗布のように、シーラント塗布ブラシ１０の平坦面２０をワークの表面に近づけた姿勢で塗布を行うことができる。

図８は、本実施形態におけるシーラント塗布ブラシ１０の変形例を示す側面図である。この変形例においては、ブラシ部の先端の毛が植毛されている箇所が着脱可能である。このような構成は、複数の相対的に可動なブラシ部の少なくとも一つに採用することで効果が得られるが、以下の例では第１ブラシ部１１と第２ブラシ部１２の両方に着脱可能な構成を説明する。

第１ブラシ部１１の毛群は、それを植毛するための基部２２に取り付けられる。その基部２２は、第１支持部２１に着脱可能に取り付けられる。例えば第１支持部２１に凹部が形成され、基部２２にその凹部に嵌め込み可能な形状の凸部が形成される。その凹凸の嵌め込みにより、基部２２が第１支持部２１に固定される。作業者は、基部２２と第１支持部２１に適当な力を加えることにより、それらの部材の弾性変形の範囲内で、基部２２を第１支持部２１から取り外すことができる。第２ブラシ部１２も同様に、毛群が植毛される基部２４が、第２支持部２３に着脱可能である。

第１支持部２１に基部２２が取り付けられることにより、図５〜図７Ｃで説明した第１ブラシ部１１と同様のブラシが形成される。第２支持部２３に基部２４が取り付けられることにより、図５〜図７Ｃで説明した第２ブラシ部１２と同様のブラシが形成される。このような構成を採用した場合、下地シーラント６の塗布によってブラシの毛先が劣化した場合、基部２２、２４を取り外して、予め用意した新品に交換することができる。毛先に比べてそれ以外の部品は寿命が長いため、それらを再利用することにより、コストを低減することができる。

３ 上段面
４ 下段面
５ 段差面
６ 下地シーラント
１０ シーラント塗布ブラシ
１１ 第１ブラシ部
１２ 第２ブラシ部
１３ 第１ブラシ
１４ 第２ブラシ
１５ 接続部材
１５−１ ボルト
１５−２ ボルトヘッド
１５−３ ナット
１６ 接触面
１７ 接触面
１８ 溝
１９ 窪み
２０ 平坦面
２１ 第１支持部
２２ 基部
２３ 第２支持部
２４ 基部
１０１ 第１部材
１０２ 第２部材
１０３ 下段面
１０４ 上段面
１０５ 段差面
１０６ 下地シーラント
１０７ 隅肉シーラント
１０８ 塗布ブラシ
１０９ 柄
１１０ ブラシ

Claims (6)

1. 第１支持部と、前記第１支持部に支持され第１方向に向く第１毛群からなる第１ブラシとを有する第１ブラシ部と、
   第２支持部と、前記第２支持部に支持され前記第１方向に向き得る第２毛群からなる第２ブラシとを有する第２ブラシ部と、
   前記第２支持部を前記第１方向に可動的に前記第１支持部に接続する接続部材と
   を具備し、
   前記接続部材は、ボルトと、前記ボルトに接続されるナットとを備え、
   前記第１支持部は、前記第２支持部と接触する第１接触面から前記第１接触面と反対側の面に貫通して前記ボルトを通す第１貫通孔を有し、
   前記第２支持部は、前記第１支持部と接触する第２接触面から前記第２接触面と反対側の面に貫通して前記ボルトを通す第２貫通孔を有し、
   前記第２貫通孔は、前記第１方向に長いプロファイルを有している
   シーラント塗布ブラシ。
2. 請求項１に記載されたシーラント塗布ブラシであって、
   前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記第１接触面と前記第２接触面とが摺動可能であるように接続された
   シーラント塗布ブラシ。
3. 請求項１又は２に記載されたシーラント塗布ブラシであって、
   前記第１ブラシは、前記第１支持部に対して着脱可能な基部に取り付けられている
   シーラント塗布ブラシ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載されたシーラント塗布ブラシであって、
   前記第２支持部が、前記第２接触面と反対側の面の前記第２貫通孔の開口部に、前記ボルトのボルトヘッドを収容することができるように形成された窪みを有している
   シーラント塗布ブラシ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載されたシーラント塗布ブラシを用いたシーラント塗布方法であって、
   第２方向に延長する段差を有する複合材料のワークに対して、前記第１ブラシの先端が前記段差の下段面に接し、前記第２ブラシの先端が前記段差の上段面に接するように前記シーラント塗布ブラシを配置する工程と、
   前記シーラント塗布ブラシを前記第２方向に移動することによって、第１シーラントを前記上段面と前記下段面に同時に塗布する工程と、
   前記ワークの前記第１シーラントが塗布された領域に第２シーラントを塗布する工程と
   を具備するシーラント塗布方法。
6. 請求項５に記載されたシーラント塗布方法であって、
   更に、前記配置する工程の前に、前記段差の前記上段面と前記下段面とを接続する側面に前記第１ブラシと前記第２ブラシの一方を当てて前記第２方向に移動することにより前記第１シーラントを前記側面に塗布する工程
   を具備するシーラント塗布方法。

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