JP7198282B2 - 組立装置 - Google Patents
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Description
例えば、自動車製造工程においては、部品となる金属の切削が行われる場合に、切削油が使用される。切削油は一般に接着剤を用いた接着の接着性を低下させるため、成形された部品の接着に先行して除去の必要がある。しかしながら、金属の切削面は凹凸が生じている場合が多く、ふき取るなどしても除去しきれない場合があった。
(大気圧プラズマ装置)
図1に示す様に、大気圧プラズマ装置10は、不図示の保護カバーに覆われたプラズマヘッド11と、制御装置16(図3)とを備えている。プラズマヘッド11は、プラズマガス噴出装置12および加熱ガス供給装置14を有する。以下の説明において、プラズマヘッド11の幅方向をX方向と、プラズマヘッド11の奥行方向をY方向と、X方向とY方向とに直行する方向、つまり、上下方向をZ方向と称する。
る両側面において、1対のヒートシンク27,28によって挟まれている。
メインハウジング30、アース板32、連結ブロック34、およびノズルブロック36において、ガス流路50が形成されている。つまり、ノズルブロック36は反応室38と連通している。
大気圧プラズマ装置10による大気圧プラズマガス照射による油除去の効果を検証するために、次に説明する実験を行った。まず、アルミダイカストである4つの平板状のテストピースを用意した。4つのテストピースのそれぞれに、工作機械用の切削油を0%、5%、10%、15%の油面濃度で塗布した。尚、工作機械で使用される際には、油面濃度は5~10%とされる。
用いた切削が行われる。また、切削後切削油の除去が行われ、その後接着剤により部品が互いに接着される。尚、ここでの接着剤とは、接着性を有するものであり、併せて密閉性を有する例えばFIPG(Formed IN Place Gaskets)、シール剤などを含む概念である。
尚、切削油の成分は製造元により異なるが、主にパラフィン系鉱物油およびエステルを含む。
を用いて分析した結果である。図4(a)~(d)の各図の実線がプラズマガス照射前のスペクトルであり、破線がプラズマガス照射後のスペクトルである。図4(a)~(d)は、それぞれ、油面像度が15%、10%、5%、0%に対応する。
3000~2840cm-1のピークはアルカンのC-H伸縮に由来するものである。1750~1735cm-1のピークはエステルのC=O伸縮に由来するものである。1
600~1400cm-1のピークはアルカンのC-H変角に由来するものである。また、各ピークの強度は油面濃度が大きい程、高くなっている。図4(a)~(d)の各図において、プラズマガス照射後のスペクトルの各ピークは小さくなっている。これは、切削油がプラズマガスの照射により分解されたことを示すものである。
常温硬化型シリコーン系シール剤である。次に、接着されたテストピースおよび被接着物の各々を接着面に平行であって相反する方向に引っ張り、接着面が破壊する最大荷重を測定した。図6は、最大荷重を接着面の面積で除した引っ張りせん断応力の測定結果(n=3)である。油面濃度10%、15%において、プラズマガスが照射されたテストピース(図6における「プラズマ処理あり」)の引っ張りせん断応力の方が、プラズマガスが照射されていないテストピース(図6における「プラズマ処理なし」)の引っ張りせん断応力よりも大きいことがわかる。これは、プラズマガス照射により接着強度の低下の要因となる切削油が分解されたためであると考えられる。ただし、使用した接着剤は、油面接着性を付与した、つまり、接着面に一般には接着強度を低下させる油が存在しても接着強度の低下を低減する効果が得られる接着剤である。油面濃度5%の実験結果はこの接着剤の特性が反映されたものであると考えられる。また、油面濃度0%においても、プラズマガスが照射されたテストピースの引っ張りせん断応力の方が、プラズマガスが照射されていないテストピースの引っ張りせん断応力よりも大きい結果となった。これは、プラズマガスが照射されることにより、テストピースに付着していた汚れがクリーニングされたためであると考えられる。
プラズマガスは対象物の形状に沿って流動することができるため、プラズマガスにより対象物の油の付着部分の形状にかかわらず、油を除去することができる。また、酸素ラジカルを用いることにより、油を構成する炭素元素および水素元素をそれぞれ二酸化炭素および水に分解して除去することができる。従って、切削油に含まれるパラフィンおよびエステルを分解することができる。また、接着に先立って、接着面にプラズマガスを照射することにより、接着面に付着する油を分解し、接着強度を向上させることができる。
(組立装置)
次に、プラズマガス照射、接着剤塗布、被接着物の装着を一連に行う組立装置200について、図7を用いて説明する。組立装置200は、大気圧プラズマ装置10、塗布装置
210、装着装置220、および移動装置230を備える。尚、大気圧プラズマ装置10は、プラズマヘッド11と、制御装置16、処理ガス供給装置77、および冷却ガス供給装置102を収納する本体部17を有する。移動装置230は、例えばベルトコンベアであり、上面に載置されたワークW1を大気圧プラズマ装置10、塗布装置210、装着装置220の各作業位置へ、この順に移動させる。尚、ワークW1は樹脂製であり、表面に油が付着している。塗布装置210は、ワークW1の接着面に接着剤Aを吐出ノズル211から吐出させて塗布する。装着装置220は、吸着ヘッド221で吸着した被接着物W2を、接着剤Aが塗布された接着面に装着する。つまり、装着装置220は、ワークW1の大気圧プラズマ装置10によるプラズマ照射により油が除去された部分と被接着物W2との間に接着剤を介在させてワークW1と被接着物W2とを接着させる。尚、大気圧プラズマ装置10から照射されるプラズマガスの温度は、制御装置16により、樹脂製であるワークW1の融点より低い温度に制御されている。
大気圧プラズマ装置10により照射されるプラズマガスは、樹脂製であるワークW1の融点より低い温度に制御されているため、ワークW1の損傷を低減しつつ、油を除去することができる。また、組立装置200は、大気圧プラズマ装置10、塗布装置210、装着装置220を有するため、プラズマガス照射作業、接着剤塗布作業、被接着物W2の装着作業を流れ作業として実施することができる。
例えば、上記では、組立装置200を平板状のワークW1に対して各作業が実施される構成を図示したが、これに限定されない。例えば、プラズマヘッド11、吐出ノズル211、吸着ヘッド221の各々が多関節ロボットに備えられ、曲面を有するワークに対して、その曲面に適当な角度で、プラズマヘッド11、吐出ノズル211、吸着ヘッド221の位置が調整される構成としても良い。ワークは、各作業位置にベルトコンベアなどで移動される構成としても良いし、位置が固定されたワークに対して、多関節ロボットが移動されて各作業が実施される構成としても良い。
11 プラズマヘッド
16 制御装置
22 下部カバー
24,26 電極
27,28 ヒートシンク
36 ノズルブロック
38 反応室
200 組立装置
210 塗布装置
220 装着装置
110 ガス管
112 ヒータ
114 連結ブロック
Claims (2)
- 曲面を有する樹脂製の対象物に付着した油に大気圧プラズマによりプラズマ化された酸素プラズマを含むプラズマガスを前記曲面に基づいた角度で照射する照射部と、前記プラズマガスの温度を前記対象物の融点より低い温度に制御する制御部とを有する大気圧プラズマ装置と、
前記対象物を上流の装置の作業位置から下流の装置の作業位置に移動させる移動装置と、
前記移動装置により前記大気圧プラズマ装置の作業位置から移動されてきた前記対象物の前記油が除去された部分に接着剤を前記曲面に基づいた角度で塗布する塗布装置と、
前記移動装置により前記塗布装置の作業位置から移動されてきた前記対象物の、前記塗布装置により前記接着剤が塗布された接着面に、吸着ヘッドにより吸着した被接着物を前記曲面に基づいた角度で接着させて装着する装着装置と、を備える組立装置。 - 前記大気圧プラズマ装置の前記照射部は、
放電によりプラズマを発生させる1対の電極と、
前記1対の電極を内蔵し、前記1対の電極によりプラズマ化された前記プラズマガスが流出する流出口を有する反応室と、
前記反応室と連通し、前記プラズマガスが噴出するノズルブロックと、
冷却加熱ガスが流れるガス流路を有し、前記反応室を冷却する冷却器と、
前記ガス流路と連結され、前記冷却加熱ガスが流れるガス管と、
前記ガス管に配設される加熱器と、
前記ガス管と連結され、前記プラズマガスの流路に噴出口を有する連結部と、を有し、
前記加熱器により加熱された前記冷却加熱ガスが前記噴出口から前記プラズマガスに対して噴出されることにより、前記プラズマガスは加熱され、
前記大気圧プラズマ装置の前記制御部は、
前記加熱器を制御することにより、前記プラズマガスの温度を制御する、
請求項1に記載の組立装置。
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