JP7432992B2 - 供給流量が流体製品がそれを通して排出される開口部の速度に依存する流体製品を適用するための適用装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１種の流体製品を基材上に適用するための適用装置に関し、この適用装置は、以下の特徴を有するものである。
－ その流体製品、もしくはそれぞれの流体製品を、基材上へのその適用のために形を整えるための適用部材、この適用部材は、この適用装置の外側に、流体製品のための出口オリフィスを有している
－ 少なくとも１つの流体製品のための、出口オリフィスを通る流体製品の供給流量を、調整部材の指令入力に応じて、調整することができる調整部材、ならびに、
－ 指令入力を決定し、そしてそれを調整部材に供給するための指令モジュール

「流体製品」は、ここでは、そしてこれ以降、１ｍＰａ・ｓ～２ｋＰａ・ｓの範囲の粘度を有する製品を表し、この粘度は、例えばBrookfield Plan Cone粘度計を用いて、常温および常圧の条件で測定される。従って、この表現は、好ましくは変形可能な、そして低粘度の、液体状態の製品、ならびに通常は「ペースト状」と表される、液体よりも粘稠で、そして液体状態と固体状態との間の中間の状態を有する製品を包含する。

また、本発明は、そのような適用装置を含むアプリケータロボット、およびそのような適用装置を用いて基材上に流体製品を適用するための方法に関する。

前述の種類の適用装置は知られている。それらは、特には、適用装置から出る流体製品の流量の正確な制御が必要とされる場合に、通常は、基材上に、流体製品、例えば接着剤もしくは塗料の線、を塗布するのに用いられる。その目的のために、それらの適用装置は、塗布されるべき表面に対して当該適用装置の適用部材を動かすように、制御区画によって制御された、ロボットの多関節アームに搭載される。それらの制御区画は、大抵は、その多関節アームの隣に配置され、そしてそれぞれの適用装置は、多関節アームの制御区画に隣接して配置されたそれ自体の制御室を有しており、その多関節アームに適用装置が搭載されている。

通常は、この種の適用装置の使用で追及される目的は、流体製品を、塗布されるべき表面上に、可能な限り均一に分配することである。

この目的は、塗布されるべき表面上に流体製品の均一な分配を得るために、「工具先端速度」とも称される、出口オリフィスの速度が、一定である場合に容易に達成され、この場合には、実質的に一定の供給流量を維持することを実際に満足し、それは困難なしにどのように行うかは知られている。

しかしながら、工具先端速度が変化した場合に、例えば、塗布されるべき表面の末端への適用部材の到着の後に、適用部材の動く方向が変わった場合に、複雑な状況が発生する。この場合には、製品の一定の量を局所的に適用することを継続するように、供給流量は、工具先端速度に比例して変更されなければならず、特には、出口オリフィスの動きが遅くなる場合には、供給流量は減少されなければならず、そして出口オリフィスの動きが増大した場合には、増加されなければならない。

供給流量を、そのように工具先端速度に基づいて調整することができるためには、この工具先端速度が、指令モジュールによって認識されなければならない。その目的のために、ロボットアームは、搭載された適用装置の制御室と、制御区画によって多関節アームと情報伝達された動作指令に基づいて、工具先端速度の推定値を情報伝達するために適切に開発されてきた。しかしながら、この解決策は、以下の幾つかの点で不満足なものである。
－ それは、ロボットアームと適用装置との間の適合性の問題を提起する。
－ それは、この適用装置が、上記の機能を有しないより古い世代のロボットアームに搭載されている場合には、工具先端速度に応じた、供給流量の調整を可能としない。
－ 適用装置の制御室での速度情報の処理によって引き起こされる遅延、次いで、調整部材への指令入力の伝達は、供給流量の修正の遅延の原因となり、それがこの修正を不適切なものとしてしまう。

本発明の１つの目的は、従って、流体製品の出口オリフィスのその表面に対する動作速度に関係なく、そしてその出口オリフィスを動かすのに用いられた装置に関係なく、塗布されるべき表面上への流体製品の均一な適用を可能とすることである。

この目的で、本発明は、前述の種類の適用装置に関し、この適用装置はまた、慣性基準に対して出口オリフィスの測定された速度を決定することを可能にする速度測定装置を含んでおり、そして指令モジュールは、その測定された速度に応じて指令入力を決定するように構成されている。

本発明の特定の態様によれば、適用装置はまた、１つもしくは２つ以上の以下の特徴を、単独で、またはいずれかの技術的に可能な組み合わせを考慮して、有している。
－ 指令入力が適切であり、それによって、流体製品の供給流量と、出口オリフィスの測定された速度の間の比は実質的に一定である。
－ 速度測定装置は、少なくとも１つの加速度計を有している。
－ 速度測定装置は、少なくとも１つのジャイロスコープを有している。
－ 速度測定装置は、磁気計を有している。
－ 速度測定装置は、出口オリフィスから１５ｃｍ未満の距離にある。
－ 指令モジュールは、速度測定装置から、５ｃｍ未満の距離にある。
－ 指令モジュールは、調整装置から、１０ｃｍ未満の距離にある。
－ 調整部材は、出口オリフィスから、１５ｃｍ未満の距離にある。
－ 流体製品は、３０００～３０００００ｍＰａ・ｓの範囲の粘度を有している。

また、本発明は、基材上への流体製品の適用のためのアプリケーションロボットに関し、このロボットは、フレーム、互いに対して関節接合された複数のセグメントを形成する多関節アーム、多関節アームの１つの末端に取り付けられたリスト、および上記で規定された適用装置、そのリストの遠位末端に取り付けられた適用部材を含んでいる。

本発明の特定の態様によれば、適用装置はまた、１つもしくは２つ以上の下記の特徴を、単独で、またはいずれかの技術的に可能な組み合わせを考慮して、有している。
－ 指令モジュールが、リストまたはリストに最も近いセグメントに取り付けられている。
－ 速度測定装置が、適用部材に取り付けられている。
－ 測定された速度は、フレームに対する出口オリフィスの速度で構成されている。

また、本発明は、流体製品を基材に適用するための、以下の連続的な工程を含む方法に関する。
－ 上記の適用装置を準備する工程。
－ 第１の供給流量で、出口オリフィスを通して流体製品を供給する工程、出口オリフィスは第１の速度で動いている。
－ 出口オリフィスの速度を変化させる工程。
－ 第１の供給流量とは異なる第２の供給流量で出口オリフィスを通して流体製品を供給する工程。

本発明の他の特徴および利点は、例としてのみ与えられ、そして添付の図面を参照してなされる、以下の説明を読むことによって明らかとなるであろう。

図１は、本発明によるアプリケータロボットを含む、基材上への流体製品の適用のための装置の透視図である。 図２は、図１のアプリケータロボットの適用装置の概略図である。 図３および４は、図１の適用装置によって行われる方法を示すブロックダイヤグラムである。 図３および４は、図１の適用装置によって行われる方法を示すブロックダイヤグラムである。

図１に示された装置２は、基材４上への流体製品の適用を意図されている。

流体製品は、典型的には高い粘度、すなわち３０００ｍＰａ・ｓ超である粘度を有する製品で構成されている。そのような高粘度の製品の例としては、典型的には、パテまたはエラストマーまたはエポキシ接着剤がある。有利には、流体製品は、３０００～３００００Ｐａ・ｓの範囲の粘度を有している。

ここで、基材４は、予備成形された板、典型的にはプレス加工されたシート状の金属板で構成されている。

この目的では、装置２は、知られた方法で、基材４を動かすためのシステム６、および基材４上への流体製品の適用のためのアプリケータロボット８を含んでいる。

移動システム６は、所定の継続時間の間に、アプリケータロボット８の作動境界内で、それぞれの基材４を装置２の床１０に対して動けなくさせることによって、装置２内部で基材４を動かすように構成されている。

示された例では、移動システム６は、基材４を支持するコンベヤベルトで構成されている。

アプリデータロボット８は、多軸型ロボット１２、ロボット１２に指令を出す制御区画１４、基材４上への流体製品の適用のための適用装置１６、適用装置１２に指令を出すための指令室１８、および適用装置１６に流体製品を供給するための供給システム１９を含んでいる。

多軸型ロボット１２は、知られている方法で、床１０に対して固定されたフレーム（示されてはいない）、互いに対して関節接合された複数のセグメント２２で構成された多関節アーム２０、および多関節アーム２０の１つの末端に取り付けられたリスト２４を含んでいる。

リスト２４は、近接した末端（示されてはいない）（それによってリスト２４はアール２０のセグメント２２の１つと連結されている）、および近接した末端の反対側の遠位の末端（示されてはいない）を含んでいる。

また、多軸型ロボット１２は、アーム２０のセグメント２２およびリスト２４との間の接合部に取り付けられた、そのセグメント２２、およびリスト２４の互いに対する回転を駆動するための複数のモータ（示されてはいない）を含んでいる。

制御区画１４は、ロボット１２のそれぞれのモータの指令入力を決定し、そしてこの指令入力をそれぞれの作用を受けるモータへと与えるための電気回路（示されてはいない）を含んでいる。

図２を参照すると、適用装置１６は、流体製品を、基材上へのその適用のために形を整えることを意図された適用部材３０を含んでいる。その目的のために、適用部材３０は、適用装置１６の外側に、流体製品の出口のための出口オリフィス３２を含んでおり、この出口オリフィス３２は、典型的にはノズルで構成されている。

また、適用装置１６は、速度測定装置３４、流体製品の出口オリフィス３２を通した供給流量を調整することができる調整部材３６、および調整部材３６の流量指令入力を決定し、そしてその指令入力を調整部材３６へと与えるための指令モジュール３８を含んでいる。

速度測定装置３４は、出口オリフィス３２の、慣性基準に対する、特には装置２の床に対する、測定された速度を決定することができる。その目的のために、速度測定装置３４は、典型的には、以下の、
－ ３つの加速度計４０、それぞれが、互いに他の加速度計４０の加速度測定方向に直交する特定の方向で加速度を測定することができる、
－ 互いに直交する３つの回転軸のそれぞれの周りの角速度を測定することができるジャイロスコープ４２、ならびに、
－ 磁気計４４における磁場の３つの成分を測定することができる磁気計４４、
を含む、慣性装置で構成されている。

それぞれの加速度計４０およびそれぞれのジャイロスコープ４２は、典型的には慣性電気機械的ミクロシステムで構成されている。

加速度計４０、ジャイロスコープ４２および磁気計４４は、典型的には共有の電子基盤（示されてはいない）中に組み込まれている。

全部の速度測定装置３４は、出口オリフィス３２から、１５ｃｍ未満の距離にある。従って、速度測定装置３４によって測定された動きは、出口オリフィス３２の動きに非常に近い。

その目的のために、速度測定装置３４は、示されているように、適用部材３０に取り付けられている。

速度測定装置３４は、測定された速度を指令モジュール３８へと伝達するように構成されている。

調整部材３６は、出口オリフィス３２を通した流体製品の供給流量を規定することができ、供給流量は、指令モジュール３８によって供給される流量指令入力に依存する。その目的で、調整部材３６は、典型的には適用部材３０に供給するポンプで構成されており、そのポンプから出る流体製品の流量は、供給流量を構成する。

例えば、調整部材３６は、チャンバおよびピストン（示されてはいない）を含む、単動または複動ポンプで構成されており、チャンバ中のピストンの動作速度は、供給流量を決定する。あるいは、調整部材３６は、アキシアルピストンを備えたポンプで構成されており、その回転速度が、供給流量を決定する。

調整部材３６は、出口オリフィス３２から１５ｃｍ未満の距離にある。従って、ポンプの出口流量の変化は、ほとんど即座に供給流量に転嫁される。

指令モジュール３８は、測定された速度に応じて流量指令入力を決定するように、そしてその入力を、流体製品の供給流量と出口オリフィス３２の測定された速度との比が実質的に一定であるように適用するように、構成されている。

その目的のために、指令モジュール３８は、測定された速度を、測定装置３４から受け取るように、そして流量指令入力をその測定された速度から導出するように、適用される。その目的のために、指令モジュール３８は、典型的にはプログラムできる論理要素および／または適用装置１６中に含まれる専用の集積回路の形態で構成されている。

指令モジュール３８の全体が、速度測定装置３４から５ｃｍ未満、そして調整部材３６から１０ｃｍ未満の距離の距離にある。従って、指令モジュール３８と速度測定装置３４および調整部材３６それぞれとの間の情報交換は実質的に即時であり、そのことが、測定装置３４によって決定された出力オリフィスの速度変化に追随する調整部材３６の非常に高い反応性を可能にさせる。

示された例では、適用部材３０、速度測定装置３４、調整部材３６および指令モジュール３８は、全てが、多関節アーム２０のリスト２４に取り付けられた同じユニット４６中に組み込まれている。あるいは、適用装置１６の少なくとも一部は、リスト２４に取り付けられてはおらず、例えば、調整部材３６は、リスト２４に最も近接した多関節アーム２０のセグメント２２に取り付けられている。

適用装置１６の取り付けに関係なく、適用部材３０は、好ましくは常にリスト２４の遠位の末端に取り付けられる。

図１に戻ると、供給システム１９は、流体製品を容れたバット５０、およびバット５０中に容れられた流体製品を調整部材３６の入口５４（図２）へと移送するための流体移送システム５２を含んでいる。

流体移送システム５２は、流体製品を適用装置１６へと、大気圧よりも１．１倍超大きな圧力で供給するために好適である。その目的のために、流体移送システム５２は、流体製品をバット５０中にポンプ送液するためのエレベーティンググループ５６、およびエレベーティンググループ５６の出口（示されてはいない）を調整部材３６の入口５４へと流体連結するパイプ５８を含んでいる。

装置２を用いた流体製品の適用方法１００が、図３を参照して以下に説明される。

先ず第一に、第１の工程１１０の間に、装置２および基材４が準備される。

この工程１１０に、初期設定工程１２０が続く。

この工程１２０は、第１のサブステップを含んでおり、その間に、エレベーティンググループ５６が作動される。後者は、次いで製品をバット５０中にポンプ送液し始め、そしてそれをパイプ５８中に排出する。

また、工程１２０は、第１のサブステップと実質的に同時に行われる第２のサブステップを含んでおり、その間に、測定装置３４が作動される。このサブステップの時点で、測定装置３４は出口オリフィス３２の速度を連続的に測定する。

次いで、工程１３０の間に、基材４が、移動システム６によってアプリケータロボット８の動作範囲内に与えられ、次いで前記動作範囲内に固定される。

制御区画１４は、次いで、工程１４０の間に、多関節アーム２０の動作を、適用装置１６の出口オリフィス３２を、基材４の塗布される面に向かって、その表面上への流体製品の適用のための好適な距離に、配置されるように、指令する。

次いで、工程１５０の間に、アプリケータロボット８は、基材４上への流体製品の適用を開始する。

この工程１５０の全てを通して、出口オリフィス３２は、ロボット１２によって、床１０に対して第１の速度で、塗布される表面に追随して、動かされ、そして指令室１８によって、入力が、適用装置１６へと、流体製品の適用のために、伝達される。

工程１５０は、第１のサブステップ１５２を含んでおり、その間に第１の速度が、測定装３４によって測定される。

次いで、サブステップ１５４の間に、指令モジュール３８は、調整部材３６の第１の指令入力を、その第１の速度に応じて決定し、そしてその第１の指令入力を調整部材３６へと、サブステップ１５６の間に伝達する。

この指令入力は、調整部材３６によってサブステップ１５８の間に受け取られ、その後に、調整部材３６は、供給流量を、第１の流量に、サブステップ１５９の間に調整する。この第１の流量は、その第１の流量の第１の速度に対する比が、所定の定数と等しくなるようなものである。

流体製品は、次いで、工程１５０の残り全体の間に、第１の流量と等しい供給流量で適用される。

次いで、工程１６０の間に、ロボット１２は、出口オリフィス２１の移動速度を、床１０に対して変更する。この速度の変化は、典型的には、出口オリフィス３２の移動方向における変化の間に起こる減速からなっている。

流体製品の基材４上への変更された速度での適用を継続するための工程１７０が、工程１６０に続けられる。

この工程１７０の全体を通して、出口オリフィス３２は、ロボット１２によって、床１０に対して、変更された速度で、塗布される表面に追随して、動かされ、そして指令室１８によって、入力が、適用装置１６へと、流体製品の適用のために伝達される。

工程１７０は、第１のサブステップ１７２を含んでおり、その間に変更された速度が測定装置３４によって測定される。

次いで、サブステップ１７４の間に、指令モジュール３８は、調整部材３６の新しい指令入力をその変更された速度に応じて決定し、そしてその新しい指令入力を調整部材３６へとサブステップ１７６の間に伝達する。

この新しい指令入力は、調整部材３６によってサブステップ１７８の間に受け取られ、その後に、調整部材３６は、サブステップ１７９の間に、供給流量を新しい流量へと調整する。この新しい流量は、その新しい流量の変更された速度に対する比が、所定の定数に等しいようなものである。

流体製品は、次いで新しい流量に等しい供給流量で、工程１７０の残りの全体の間に、適用される。このことは、先になされた適用と同質である流体製品の適用をもたらす。

次いで、工程１８０の間に、ロボット１２は、再度、出口オリフィス１２の移動速度を変更する。この速度の変化は、典型的には、工程１６０および１７０の間に発生した出口オリフィス３２の移動方向における変化の結果に伴う加速度からなる。

従って、流体製品の基材４上への変更された速度での適用を継続するための新しい工程１９０が、工程１８０に続けられる。この工程１９０は、工程１７０と同じである。

工程１６０、１７０、１８０および１９０は、出口オリフィス３２の移動方向のそれぞれの変化に際して繰り返される。

最後に、塗布される全体の表面が一旦流体製品で塗布されると、基材４は、移動システム６によって、アプリケータロボット８の動作範囲外に、工程２００の間に排出される。

工程１３０～２００は、次いで、基材４の全てがアプリケータロボット８によって処理されるまで、繰り返される。

上記の本発明によって、流体製品を、塗布される表面に、均一に、流体製品の出口オリフィスのその表面に対する移動速度に独立して、そしてその出口オリフィスを動かすのに用いられる手段に独立して適用することが、そのようにして可能となる。

従って、この解決策は用途が広い。これは、推定された工具先端速度を伝達するためのモジュールを装備されていない多軸型ロボットの再利用を可能にするので、これは更に経済的である。

上記の例では、アプリケータロボット８は、単一の流体製品の一度の適用のために好適である。あるいは（示されてはいない）、アプリケータロボット８は、幾つかの流体製品を同時に適用するために好適である。この場合には、アプリケータロボット８は、供給システム１９の他に、少なくとも１つの他の供給システムを、流体製品毎に１つ、適用装置１６にそれらの流体製品のそれぞれを供給するために、含んでいる。更に、適用装置１６は、その上に、それぞれの流体製品のための調整部材３６、それらの調整部材のそれぞれに、指令入力を、速度測定装置３４によって測定された速度に応じて生成させるように構成されている指令モジュール３８、を含んでいる。

Claims (12)

1. 少なくとも１種の流体製品を基材（４）に適用するための適用装置（１６）であって、
   － 前記少なくとも１種の流体製品を、基材（４）へ適用するために形を整えるための適用部材（３０）であって、適用部材（３０）は、出口オリフィス（３２）を含んでおり、出口オリフィス（３２）を通して流体製品が、適用装置（１６）を流れ出る適用部材（３０）、
   － 少なくとも１種の流体製品のための、調整部材（３６）であって、出口オリフィス（３２）を通した流体製品の供給流量を、調整部材（３６）の指令入力に応じて調整する調整部材（３６）、ならびに、
   － 指令入力を決定し、そして前記指令入力を調整部材（３６）に供給するための指令モジュール（３８）、を含んでなり、
   適用装置（１６）はまた、出口オリフィス（３２）の、慣性基準に対して測定された速度を決定することができる速度測定装置（３４）を含み、そして指令モジュール（３８）は、指令入力を前記測定された速度に応じて決定するように構成されており、
   速度測定装置（３４）が、出口オリフィス（３２）から１５ｃｍ未満の距離にあり、指令モジュール（３８）が、速度測定装置（３４）から５ｃｍ未満の距離にあり、指令モジュール（３８）が、調整装置（３６）から１０ｃｍ未満の距離にある、
   適用装置（１６）。
2. 前記指令入力は、前記流体製品の前記供給流量と前記出口オリフィスの前記測定された速度との間の比が実質的に一定であるのに好適である、請求項１記載の適用装置（１６）。
3. 速度測定装置（３４）が、少なくとも１つの加速度計（４０）を含んでいる、請求項１または２記載の適用装置（１６）。
4. 速度測定装置（３４）が少なくとも１つのジャイロスコープ（４２）を含む、請求項１～３のいずれか１項記載の適用装置（１６）。
5. 速度測定装置（３４）が、磁気計（４４）を含む、請求項１～４のいずれか１項記載の適用装置（１６）。
6. 調整部材（３６）が、出口オリフィス（３２）から１５ｃｍ未満の距離にある、請求項１～５のいずれか１項記載の適用装置（１６）。
7. 前記流体製品が、３０００～３０００００ｍＰａ・ｓの範囲の粘度を有している、請求項１～６のいずれか１項記載の適用装置（１６）。
8. 流体製品を基材（４）に適用するためのアプリケーションロボット（８）であって、固定されたフレーム、互いに対して関節接合された複数のセグメント（２２）を有する多関節アーム（２０）、多関節アーム（２０）の１つの末端に取り付けられたリスト（２４）、および請求項１～７のいずれか１項記載の適用装置（１６）を、含んでなり、適用部材（３０）が、リスト（２４）の遠位末端に取り付けられている、
   アプリケーションロボット（８）。
9. 指令モジュール（３８）が、リスト（２４）またはリスト（２４）に最も近接したセグメント（２２）に取り付けられた、請求項８記載のアプリケーションロボット（８）。
10. 速度測定装置（３４）が、適用部材（３０）に取り付けられた、請求項８または９記載のアプリケーションロボット（８）。
11. 前記測定された速度が、出口オリフィス（３２）の前記固定されたフレームに対する速度からなる、請求項８～１０のいずれか１項記載のアプリケーションロボット（８）。
12. 流体製品を基材（４）に適用するための方法（１００）であって、以下の連続的な工程、
    － 請求項１～７のいずれか１項記載の適用装置（１６）を準備する工程（１１０）、
    － 前記流体製品を、出口オリフィス（３２）を通して第１の供給流量で供給する工程（１５９）であって、出口オリフィス（３２）は、第１の速度で動いている工程（１５９）、
    － 出口オリフィス（３２）の前記速度を変化させる工程（１６０）、ならびに、
    － 前記流体製品を、出口オリフィス（３２）を通して、前記第１の供給流量とは異なる第２の供給流量で供給する工程（１７９）、
    を含んでなる、方法（１００）。