JP6968771B2

JP6968771B2 - 粘性体塗布装置

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Publication number: JP6968771B2
Application number: JP2018171525A
Authority: JP
Inventors: 次郎和田; 道信高萩; 康政菅川; 朗井加田; 勇気月岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2021-11-17
Anticipated expiration: 2038-09-13
Also published as: WO2020054113A1; US20210308713A1; JP2020040051A; US11465166B2

Description

本発明は、粘性体塗布装置に関するものである。

胴体パネルや主翼等の航空機部品を製造する際、スキン、フレーム及びストリンガーなどの部材を互いに結合するため、リベット等の締結部品（ファスナ）が用いられている。ファスナを部材に設置し締結する際、ファスナとファスナ設置穴の間の隙間にシール剤が充填されることによって、製造された航空機部品の耐食性を高めることができる。

下記の特許文献１では、シール塗布装置に関する技術であって、ファスナを中心軸周りに回転させ、ノズルをファスナの軸方向に対して平行に移動させながら、ノズルからシール剤を吐出させて塗布を行うことが開示されている。

特開２０１２−２３９９９４号公報

リベットを部材に締結（打鋲）する際に用いられる打鋲装置には、複数のリベットが予め充填され、短時間に連続して打鋲できるものがある。これらの装置は、自動打鋲装置（オートマチックリベッタ）などと呼ばれる。上記特許文献１に記載されたシール塗布装置は、ファスナを中心軸周りに回転させる機構が必要であり、自動打鋲装置に搭載することが困難である。そのため、予めシール剤を塗布したファスナを自動打鋲装置に装填することが考えられる。しかし、塗布されたシール剤によって、ファスナの挿入や供給を円滑に行うことができないため、現実的ではない。

また、自動打鋲装置の先端位置に配置された、打鋲前のファスナに対して、ノズルから吐出するシール剤をファスナ表面に押し当て、点状にシール剤を塗布するシール塗布装置がある。この装置は、自動打鋲装置に搭載可能である。さらに、打鋲直前にシール剤が塗布されるため、ファスナの挿入や供給がシール剤によって妨げられることがない。しかし、実際に上記シール塗布装置を用いてシール剤の塗布を行ったところ、ノズルをファスナ表面から離す際に、ノズル先端に付着したシール剤が垂れるという問題が生じることが分かった。シール剤の塗布が不要又は禁止された領域にシール剤が垂れて付着すると、ファスナによる部材の締結力が低下する。

一方、シール剤の垂れ発生を考慮して、吐出するシール剤の量を予め減少させるとシール剤を十分に塗布できない場合がある。そのため、常に適切な量のシール剤を塗布できることが要求される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軸状部材に対して粘性体を適切な量で確実に塗布することが可能な粘性体塗布装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の粘性体塗布装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る粘性体塗布装置は、先端に形成された開口部から粘性体を吐出可能であり、可撓性を有する管状のノズル部と、前記ノズル部を移動させる駆動部とを備え、前記ノズル部が前記粘性体を吐出した後又は吐出している間、前記ノズル部の前記先端は、軸状部材の外周面に沿って周方向に移動し、かつ、前記ノズル部が前記粘性体の吐出を停止しつつ、前記ノズル部の前記先端は、前記軸状部材の外周面から離れる方向へ移動する。

この構成によれば、先端に形成された開口部から粘性体を吐出可能なノズル部は、駆動部によって移動される。ノズル部は可撓性を有することから、ノズル部の先端は、軸状部材の外周面に常に押し当てられながら、軸状部材の外周面に沿って周方向に移動可能である。ノズル部が粘性体を吐出した後又は吐出している間、ノズル部の先端が、軸状部材の外周面に沿って周方向に移動することによって、吐出された粘性体が軸状部材の外周面において周方向に塗布される。また、ノズル部が粘性体の吐出を停止しつつ、ノズル部の先端は、軸状部材の外周面から離れる方向へ移動する。これにより、軸状部材の外周面に対する粘性体の塗布が終了する。

上記発明において、前記ノズル部は、前記粘性体の供給源側と接続される接続部と、前記接続部よりも前記先端側に設けられ、湾曲状に形成された湾曲部とを有してもよい。

この構成によれば、ノズル部は、粘性体の供給源側と接続される接続部と、先端側が湾曲状に形成された湾曲部を有する。湾曲部の先端が軸状部材に当たることで、可撓性を有するノズル部が撓むため、弾性力によって、ノズル部の先端が、軸状部材の外周面に押し当てられる。そして、ノズル部が移動するとき、ノズル部の先端が外周面に確実に沿うように周方向に移動しやすくなる。また、ノズル部の先端から吐出された粘性体は、軸状部材の外周面との間に溜まりやすく、十分な量の粘性体を軸状部材の外周面に供給できる。さらに、ノズル部が移動すると、ノズル部は軸状部材に対して粘性体を巻くように塗布でき、十分な量の粘性体によって確実に塗布が行われる。

上記発明において、前記ノズル部の前記先端は、前記粘性体の吐出方向に対して傾斜し、かつ、前記軸状部材側とは反対側に傾斜した方向又は前記軸状部材側に傾斜した方向に開口されてもよい。

この構成によれば、ノズル部が粘性体の吐出を停止して、ノズル部の先端が、軸状部材の外周面から離れる方向へ移動するとき、ノズル部の先端が粘性体を切るように離れる。そのため、粘性体が伸びずに垂れが生じにくい。

本発明によれば、軸状部材に対して粘性体を適切な量で確実に塗布することができる。

本発明の一実施形態に係るシール塗布装置を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置を示す平面図であり、アーム部が移動した後の状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置のノズルとファスナの関係を示す平面図であり、シール剤を吐出する前の状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置のノズルとファスナの関係を示す平面図であり、シール剤の吐出を開始したときの状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置のノズルとファスナの関係を示す平面図であり、シール剤を吐出し塗布している状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置のノズルとファスナの関係を示す平面図であり、シール剤の吐出を終了したときの状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置のノズルとファスナの関係を示す平面図であり、シール剤の塗布後、ノズルがファスナから離れた状態を示す。本発明の一実施形態に係るシール塗布装置を用いてシール剤が塗布されたファスナの軸部を示す斜視図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るシール塗布装置１について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係るシール塗布装置１は、図１及び図２に示すように、シール剤２２を吐出するノズル２と、ノズル２を移動させる駆動部３と、ノズル２へシール剤２２を供給するシール供給管４などを備える。シール塗布装置１は、例えば自動打鋲装置（オートマチックリベッタ）の先端側に設置され、部材に打鋲される前のファスナ（例えばリベット）２０に対して、ファスナ２０の外周面にシール剤２２を塗布する。シール剤２２が塗布された後のファスナ２０は、自動打鋲装置によって部材に打鋲される。

シール塗布装置１は、自動打鋲装置の先端に支持された打鋲前のファスナ２０の外周面に対してシール剤２２を吐出し、吐出されたシール剤２２をファスナ２０の周方向に沿って線状に塗布する。

シール塗布装置１には、２本のノズル２が設置される。ノズル２は、例えば合成樹脂製であり、可撓性を有する。２本のノズル２は、被塗布対象であるファスナ２０の配置位置を間に挟んで、互いに対向して配置される。

ノズル２は、先端に形成された開口部６からシール剤２２を吐出する。図３〜図７に示すように、ノズル２は、駆動部３によってファスナ２０を間に挟んで一側から他側へ移動する。シール剤２２を塗布する際、ノズル２の先端の移動方向が、ファスナ２０の軸方向に対して直交するように、ファスナ２０とシール塗布装置１が配置される。これにより、図８に示すように、ファスナ２０の外周面において、ファスナ２０の軸方向に対して垂直方向の仮想面と交差する部分にシール剤２２が塗布される。なお、シール剤２２を塗布する際、ノズル２の先端の移動方向が、ファスナ２０の軸方向に対して斜めになるように、ファスナ２０とシール塗布装置１が配置されてもよい。この場合、ファスナ２０の外周面において、ファスナ２０の軸方向に対して斜め方向の仮想面と交差する部分にシール剤２２が塗布される。

ノズル２は、シール剤２２の供給源側と接続される接続部７と、先端側が湾曲状に形成された湾曲部８を有する。湾曲部８は、接続部７の延長上において、接続部７よりも先端側に設けられる。シール剤２２は、接続部７、湾曲部８の順に流通して、先端の開口部６から吐出する。

ノズル２の接続部７は、一端がシール供給管４と接続され、他端が湾曲部８と接続される。接続部７には、シール供給管４を介してシールが供給される。接続部７は、例えば直線状の管状部材である。湾曲部８は、例えば円弧形状を有する管状部材である。湾曲部８は、シール剤２２が塗布されるファスナ２０側へ向けて湾曲して配置されている。湾曲部８は、一端において開口部６が形成され、他端が接続部７に接続される。ノズル２の先端面は、ノズル２の軸方向に対して傾斜し、かつ、ファスナ２０とは反対側に傾斜している。すなわち、ノズル２の先端面と外周面のなす角は、ノズル２を平面視するとファスナ２０側が鋭角となり、ファスナ２０とは反対側が鈍角となる。これにより、ノズル２の先端に形成された開口部６は、シール剤２２の吐出方向に対して傾斜した方向に開口されている。

なお、ノズル２の先端面の傾斜方向は、上述した例とは反対でもよい。すなわち、ノズル２の先端面は、ノズル２の軸方向に対して傾斜し、かつ、ファスナ２０側に傾斜してもよい。この場合、ノズル２の先端面と外周面のなす角は、ノズル２を平面視するとファスナ２０とは反対側が鋭角となり、ファスナ２０側が鈍角となる。

２本のノズル２は、互いに反対方向に移動可能である。すなわち、シール剤２２の塗布時において、一方のノズル２が一側から他側へ移動する場合、他方のノズル２は他側から一側へ移動する。また、２本のノズル２は、ファスナ２０の外周面のうち異なる領域を移動する。すなわち、シール剤２２の塗布時において、一方のノズル２がファスナ２０の外周面のうち一方の片面を移動する場合、他方のノズル２はファスナ２０の外周面のうち他方の片面を移動する。これにより、塗布開始から終了まで、２本のノズル２が互いに干渉し合うことなく移動可能である。また、１回の塗布動作で、２本のノズル２によって、ファスナ２０の外周面の１周分のうち略全てにわたってシール剤２２を線状に塗布できる。

駆動部３は、アーム部材１０と、アーム部材１０を支持する本体部１１と、本体部１１側に設けられ、アーム部材１０を動かす駆動機構（図示せず。）を有する。アーム部材１０は、棒状部材であり、一端側においてノズル２を支持し、他端側で本体部１１に回動可能に支持される。アーム部材１０が他端側を中心にして回動することによって、アーム部材１０に支持されたノズル２が移動し、ノズル２の先端がファスナ２０を間に挟んで一側から他側へ移動する。

アーム部材１０を動かす駆動機構は、シール塗布の開始に関する信号を受信するとアーム部材１０の移動動作を開始させる。また、アーム部材１０が移動開始後、最大可動範囲に到達したとき、駆動機構は、アーム部材１０の移動動作を停止させる。なお、シール塗布の終了に関する信号を受信したとき、駆動機構がアーム部材１０の移動動作を停止させるようにしてもよい。

シール塗布装置１は、シール剤２２の吐出を制御するシール供給機構を更に有する。シール供給機構は、図示しないが、シール剤２２を圧送するポンプや、シール剤２２の流通を調整するバルブなどを有する。シール供給機構は、シール塗布の開始に関する信号を受信すると、ノズル２の先端へのシール剤２２の供給を開始させる。また、シール供給機構は、アーム部材１０が移動を開始した後に、アーム部材１０の移動動作の停止が検出されたとき、ノズル２へのシール剤２２の供給を停止させる。

次に、本実施形態に係るシール塗布装置１を用いたシール塗布方法について説明する。
まず、図１及び図３に示すように、シール剤２２を塗布するファスナ２０を２本のノズル２の間に配置する。自動打鋲装置に設置されたシール塗布装置１の場合、打鋲前に、ファスナ２０が自動打鋲装置の内部から先端へ突出して、自動打鋲装置の先端で支持された状態となったとき、ファスナ２０が２本のノズル２の間に配置される。

そして、ユーザによる塗布開始に関する操作が行われたとき、又は、自動打鋲装置の先端へファスナ２０が設置されたことが検出されたとき、図４に示すように、シール剤２２の塗布が開始される。このとき、２本のノズル２が同時に動作を行う。

シール塗布の開始に関する信号を受信すると、アーム部材１０を動かす駆動機構は、アーム部材１０の移動動作を開始すると共に、シール供給機構は、ノズル２の先端へのシール剤２２の供給を開始する。これにより、図５に示すように、アーム部材１０が、本体部１１と接続された他端側を中心にして回動すると共に、ノズル２の先端における開口部６からシール剤２２が吐出される。

その後、シール剤２２がノズル２から吐出されながら、一方のノズル２が一側から他側へ移動し、かつ、他方のノズル２が他側から一側へ移動する。図６に示すように、吐出されたシール剤２２は、ファスナ２０の外周面に塗布される。１回の塗布動作で、１本のノズル２によって、ファスナ２０の外周面の略半周分にわたってシール剤２２が塗布され、２本のノズル２が同時に動作することによって、ファスナ２０の外周面の１周分のうち略全てにわたってシール剤２２が塗布される。

そして、アーム部材１０が移動開始した後、最大可動範囲に到達したとき、駆動機構は、アーム部材１０の移動動作を停止させる。また、アーム部材１０の移動動作の停止が検出されたとき、シール供給機構は、ノズル２へのシール剤２２の供給を停止させる。これにより、シール塗布装置１によるファスナ２０へのシール剤２２の塗布動作が終了する。その後、図７に示すように、ノズル２がファスナ２０から離れた位置へ移動する。

次に、シール剤２２を塗布する間のノズル２の動作について説明する。
駆動部３によってノズル２が移動することによって、ノズル２の先端は、まず、ファスナ２０の外周面へ向かって接近する。

次に、湾曲部８の先端がファスナ２０に直接又はシール剤２２を介して間接的に当たることで、可撓性を有するノズル２が撓むため、弾性力によって、ノズル２の先端が、ファスナ２０の外周面に押し当てられる。ノズル２の先端は、ファスナ２０の外周面に常に押し当てられながら、ファスナ２０の外周面に沿って周方向に移動する。

ノズル２がシール剤２２を吐出した後又は吐出している間、ノズル２の先端が、ファスナ２０の外周面に沿って周方向に移動することによって、吐出されたシール剤２２がファスナ２０の外周面において周方向に塗布される。このとき、湾曲部８は、シール剤２２が塗布されるファスナ２０側へ向けて湾曲して配置されていることから、ノズル２の先端から吐出されたシール剤２２は、ファスナ２０の外周面との間に溜まりやすく、十分な量のシール剤２２をファスナ２０の外周面に供給できる。ノズル２が移動した結果、ファスナ２０に対してシール剤２２は巻くように塗布される。また、供給された十分な量のシール剤２２によって確実にシール剤２２の塗布が行われる。

最後に、ノズル２がシール剤２２の吐出を停止しつつ、ノズル２の先端は、ファスナ２０の外周面から離れる方向へ移動する。これにより、ファスナ２０の外周面に対するシール剤２２の塗布が終了する。ノズル２の先端は、シール剤２２の吐出方向に対して傾斜した方向に開口されている。そのため、ノズル２がシール剤２２の吐出を停止して、ノズル２の先端が、ファスナ２０の外周面から離れる方向へ移動するとき、ノズル２の先端がシール剤２２を切るように離れる。そのため、シール剤２２が伸びずに垂れが生じにくい。

以上、本実施形態によれば、ノズル２は、先端に形成された開口部６からシール剤２２を吐出しつつ、駆動部３によってファスナ２０を間に挟んで一側から他側へ移動する。その結果、ファスナ２０の外周面において、ファスナ２０の軸方向に対して垂直方向又は斜め方向の仮想面と交差する部分にシール剤２２が線状に塗布される。これにより、ノズル２から吐出するシール剤２２をファスナ２０表面に押し当て、点状にシール剤２２を塗布する従来例と異なり、ノズル２をファスナ２０の表面から離す際に、ノズル２の先端に付着したシール剤２２が垂れにくい。

また、可撓性を有するノズル２が撓むため、弾性力によって、ノズル２の先端が、ファスナ２０の外周面に押し当てられる。そして、ノズル２が移動するとき、ノズル２の先端が外周面に確実に沿うように周方向に移動しやすくなる。また、ノズル２の湾曲部８がファスナ２０に向けて湾曲しているため、ノズル２の先端から吐出されたシール剤２２は、ファスナ２０の外周面との間に溜まりやすく、十分な量のシール剤２２をファスナ２０の外周面に供給できる。さらに、ノズル２が移動すると、ノズル２はファスナ２０に対してシール剤２２を巻くように塗布でき、十分な量のシール剤２２によって確実に塗布が行われる。

またさらに、ノズル２の先端面は、ノズル２の軸方向に対して傾斜しており、ノズル２の先端に形成された開口部６は、シール剤２２の吐出方向に対して傾斜した方向に開口されている。そのため、ノズル２がシール剤２２の吐出を停止して、ノズル２の先端が、ファスナ２０の外周面から離れる方向へ移動するとき、ノズル２の先端がシール剤２２を切るように離れる。そのため、シール剤２２が伸びずに垂れが生じにくい。

上述したとおり、本実施形態では、ノズル２がファスナ２０から離れるシール剤２２の塗布終了時において、シール剤２２の垂れが生じにくい。その結果、シール剤２２の塗布が不要又は禁止された領域にシール剤２２が垂れて付着することによって、ファスナ２０による部材の締結力が低下するという不具合を回避できる。また、シール剤２２の垂れ発生を考慮しなくてよく、吐出するシール剤２２の量を減少させる必要がないことから、シール剤２２を十分に塗布できないという問題も生じにくい。

なお、上述した実施形態では、ファスナ２０へシール剤２２を塗布するシール塗布装置１について説明したが、本発明はこの例に限定されない。被塗布対象は、ファスナ等の締結部材ではなく、それ以外の筒形状又は棒形状を有する軸状部材とすることも可能である。また、被塗布対象に塗布する材料は、シール剤２２に限定されず、接着剤等の粘性体でもよい。

また、上述した実施形態では、ノズル２の先端が湾曲部８を有し、アーム部材１０が他端側を中心にして回動することによって、ファスナ２０の外周面に沿って周方向にシール剤２２が塗布される構成について説明したが、本発明はこの例に限定されない。可撓性を有するノズル部が粘性体を吐出した後又は吐出している間、ノズル部の先端が、軸状部材の外周面に沿って周方向に移動し、その後、ノズル部の先端が、軸状部材の外周面から離れる方向へ移動するように構成されていれば、他の構成でもよい。

１：シール塗布装置
２：ノズル
３：駆動部
４：シール供給管
６：開口部
７：接続部
８：湾曲部
１０：アーム部材
１１：本体部
２０：ファスナ
２２：シール剤

Claims

先端に形成された開口部から粘性体を吐出可能であり、可撓性を有する管状のノズル部と、
前記ノズル部を移動させる駆動部と、
を備え、
前記ノズル部が前記粘性体を吐出した後又は吐出している間、前記ノズル部の前記先端は、軸状部材の外周面に沿って周方向に移動し、かつ、前記ノズル部が前記粘性体の吐出を停止しつつ、前記ノズル部の前記先端は、前記軸状部材の外周面から離れる方向へ移動する粘性体塗布装置。
前記ノズル部は、
前記粘性体の供給源側と接続される接続部と、
前記接続部よりも前記先端側に設けられ、湾曲状に形成された湾曲部と、
を有する請求項１に記載の粘性体塗布装置。
前記ノズル部の前記先端は、前記粘性体の吐出方向に対して傾斜し、かつ、前記軸状部材側とは反対側に傾斜した方向又は前記軸状部材側に傾斜した方向に開口されている請求項１又は２に記載の粘性体塗布装置。