JPH07308617A - 粘性材料の塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定容積形のポンプを用い、ポンプの回転速度
で流路を制御する粘性材料の塗布装置において、粘性材
料を温度が変化しても一定流量で正確に塗布できるよう
にする。 【構成】 塗布ヘッド２に、ノズル２０に嵌合して流路
抵抗を変化させる、外周に螺旋溝７０ａを有するねじ状
ピン７０と、該ピン７０を進退及び回転させる駆動源７
２，７３とから成る抵抗可変手段７を設ける。粘性材料
の温度に応じ低温時はピン７０を後退させて流路抵抗を
小さくし、高温時はピン７０を前進させて流路抵抗を大
きくする。温度変化で粘度が変化してもポンプの吐出負
荷は一定となり、負荷変化でポンプの内部リーク量が変
化して流量が変化するといった不具合を生じない。ま
た、ねじ状ピン７０の進退に伴う粘性材料の押し引きを
該ピン７０の回転によるポンプ作用で相殺して、ピン駆
動時の流量変動を生じないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接着剤やシーリング剤
等の粘度の高い粘性材料の塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット等に搭載される塗布ヘッ
ドにポンプによって粘性材料を供給し、塗布ヘッドに設
けたノズルのノズル孔から粘性材料を吐出させてワーク
に塗布するようにした塗布装置が知られている。かかる
塗布装置における吐出流量の制御方式としては、特開平
３−１６６７５号公報に見られるように、回転速度に応
じた流量の粘性材料を供給する定容積形のポンプを用い
て、ポンプの回転速度により流量制御を行うポンプ制御
方式と、塗布ヘッドに圧力調整弁とその下流側の吐出圧
力を検出する圧力センサとを設けて、吐出圧力が設定流
量に対応する値になるように圧力センサの出力信号に基
いて圧力調整弁をフィードバック制御する圧力制御方式
とがある。ところで、粘性材料は温度変化によって粘度
が大きく変化し、吐出圧力が一定であっても粘度によっ
て粘性材料の吐出流量が変化するため、圧力制御方式の
ものにおいて、粘性材料の粘度を検出し、粘度の増加に
応じて圧力調整弁を開き側に駆動して吐出圧力を高め、
粘度増加による吐出流量の減少を補償するようにしたも
のも知られている（特開平５−２９３４１３号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した圧力制御方式
のものは、塗布ヘッドのノズル外周に吐出圧力を検出す
る圧力センサを設ける必要があって、ワークの入り組ん
だ部位にノズルを臨ませる際に圧力センサがワークに干
渉し易く、入り組んだ部位に粘性材料を塗布することが
困難になる。これに対し、ポンプ制御方法ではノズルに
圧力センサを設ける必要がなく、有利である。然し、ポ
ンプ制御方式でポンプを一定速度で回転させても、粘性
材料が低温で粘度が高くなると、ポンプの吐出負荷が増
してポンプの内部リーク量が増加し、粘性材料の流量が
減少する。この場合、粘性材料の温度に応じてポンプの
回転速度を変化させ、ポンプの内部リーク量の変化を回
転速度の変化で補償して、粘性材料の流量を一定に維持
することも考えられるが、ロボットの負荷を軽減するた
めにポンプをロボットとは別置きにすると、ポンプと塗
布ヘッドとの間の配管が長くなり、ポンプの回転速度を
変化させてもノズル孔からの吐出流量は直ちには修正さ
れず、流量制御の応答性が悪くなる。本発明は、以上の
点に鑑み、ポンプ制御方式を採用してワークの入り組ん
だ部位にも粘性材料を塗布し得るようにし、更に、粘性
材料の温度が変化しても流量を応答性良く正確に制御し
得るようにした塗布装置を提供することをその目的とし
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、ポンプから塗布ヘッドに粘性材料を供給し、
塗布ヘッドに設けたノズルのノズル孔から粘性材料を吐
出させるようにした粘性材料の塗布装置であって、ポン
プを回転速度に応じた流量の粘性材料を供給する定容積
形ポンプで構成して、ポンプの回転速度により粘性材料
の流量を制御するものにおいて、塗布ヘッド内のノズル
孔より上流側の流路部分の流路抵抗を可変する抵抗可変
手段と、塗布ヘッドに供給される粘性材料の温度を検出
する温度検出手段と、粘性材料の温度に応じて抵抗可変
手段を駆動してポンプの吐出負荷を調整する制御手段
と、を備えることを特徴とする。この場合、前記抵抗手
段は、塗布ヘッド内の前記流路部分に摺動自在に嵌合す
る、外周に螺旋状の溝を有するねじ状ピンと、該ピンを
進退及び回転する駆動源とで構成されるものとすること
が望ましい。

【０００５】

【作用】粘性材料の低温時は流路抵抗を小さくし、高温
時は流路抵抗を大きくすることにより、粘性材料の温度
が変化してもポンプの吐出負荷を一定に維持でき、ノズ
ル孔からの吐出流量をポンプの回転速度に応じた一定量
に維持できる。また、塗布ヘッド内で流路抵抗を可変制
御するものであるため、温度変化に対する流量制御の応
答性が良くなる。ところで、抵抗可変手段を前記流路部
分に僅かな隙間を存して挿入されるピンと、該ピンを進
退する駆動源とで構成し、ピンの挿入長さに応じて流路
抵抗が可変されるようにすれば、流路抵抗を微調節でき
有利である。然し、このものではピンの進退に伴ってそ
の下流側の粘性材料がノズル孔から押し出されたり引き
込まれ、ピンの駆動時に吐出流量が変動する可能性があ
る。これに対し、抵抗可変手段を上記の如く構成すれ
ば、ねじ状ピンの外周の螺旋溝が流路抵抗を付与する通
路となって、前記流路部分に対するピンの挿入長さに応
じて流路抵抗が可変され、更に、ピンの進退時にピンを
回転させてピンを一種のねじポンプとして機能させ、前
進時にピンの下流側の粘性材料を引き込み、後退時にピ
ンの下流側に粘性材料を押し出して、ピンの進退に伴う
粘性材料の押し引きを相殺し、ピンの駆動時の吐出流量
の変動を防止できる。

【０００６】

【実施例】図１は自動車車体等のワークに粘性材料たる
シーリング剤を塗布する塗布装置の概要を示しており、
ロボット１の手首１ａ先端のツールホルダ１ｂに取付け
た塗布ヘッド２にタンク３からポンプ４を介してシーリ
ング剤を供給している。

【０００７】ポンプ４はその回転速度に応じた流量のシ
ーリング剤を供給する定容積形のポンプ、例えば、ギア
ポンプで構成されており、ロボット１の負荷を軽減する
ためポンプ４をロボット１とは別置きにしている。ポン
プ４の駆動モータ４ａはコントローラ５で制御されるよ
うになっており、該コントローラ５にロボットコントロ
ーラ６から塗布ヘッド２の現在位置や移動速度を表わす
データを伝送し、ワークの各塗布部位や塗布ヘッド２の
移動速度に応じて予め設定されている、コントローラ５
に記憶された流量設定データから現時点で吐出すべきシ
ーリング剤の設定流量を検索し、コントローラ５により
ポンプ４の回転速度を制御して塗布ヘッド２に設定流量
のシーリング剤を供給するようにしている。

【０００８】尚、駆動モータ４ａを大容量のものとして
おけば、ポンプ４の吐出負荷が増加しても駆動モータ４
ａへの印加電圧に応じた一定速度でポンプ４を回転で
き、そのため本実施例ではコントローラ５により設定流
量に応じた電圧を駆動モータ４ａに印加してポンプ４の
回転速度を制御しているが、ポンプ４の回転速度を検出
してフィードバック制御を行うようにしても良い。

【０００９】塗布ヘッド２は、図２に示す如く、先端に
ノズル２０を取付けたヘッド本体２１と、ヘッド本体２
１の基部側面に取付けたバルブブロック２２とを備えて
おり、塗布ヘッド２をバルブブロック２２において前記
ツールホルダ１ｂに取付けた。

【００１０】バルブブロック２２には、シーリング剤の
流入ポート２３と、該ポート２３に連なるヘッド本体２
１内の弁孔２４ａを開閉する開閉弁２４の弁杆２４ｂに
連結される開閉シリンダ２４ｃとが設けられており、開
閉弁２４を開いたときに、流入ポート２３からヘッド本
体２１内の流路にシーリング剤が流れて、ノズル２０の
先端のノズル孔２０ａからシーリング剤が吐出されるヘ
ッド本体２１には、ノズル孔２０ａより上流側の流路部
分の流路抵抗を可変する抵抗可変手段７が設けられてい
る。本実施例で該可変手段７は、ノズル２０に摺動自在
に嵌合する、外周に螺旋状の溝７０ａを有するねじ状ピ
ン７０と、ヘッド本体２１の尾端に取付けた、ねじ状ピ
ン７０をこれに一体のロッド７１を介して進退するリニ
アモータやソレノイド等から成る進退用駆動源７２と、
ロッド７１にスプライン係合する歯車７１ａにギア列７
３ａを介して連結されるモータから成る回転用駆動源７
３とで構成されている。進退用駆動源７２の作動でねじ
状ピン７０をノズル２０に挿入すると、ノズル２０内の
流路はねじ状ピン７０の挿入部分において該ピン７０の
外周の螺旋溝７０ａのみに規制され、螺旋溝７０ａによ
り流路抵抗が付与されて、ノズル２０に対するねじ状ピ
ン７０の挿入長さに比例して流路抵抗が変化する。尚、
ねじ状ピン７０の先端には、ノズル２０への挿入をスム
ーズにするために、断面花弁状のガイド部７０ｂが形成
されている。図中２５は前記弁杆２４ｂやロッド７１の
挿通箇所からの液洩れを防止すべく設けたＶパッキンで
ある。

【００１１】ところで、ポンプ４を上記の如く設定流量
に応じた一定速度で回転してもシーリング剤の温度が変
化すると、粘度変化によりポンプ４の吐出負荷が変化し
てポンプ４の内部リーク量が変化し、ポンプ４からの供
給流量、即ち、ノズル孔２０ａからの吐出量が変化す
る。図３は、シーリング剤としてペンギンシール１５９
３（サンスター技研株式会社製）を用い、ポンプ４を３
３rpm,９８rpm,１６６rpm,２３２rpmの各速度で回転し
たときの温度変化による吐出流量の変化を示しており、
シーリング剤の温度が低下すると粘度増加による吐出負
荷の増加で内部リーク量が増加し、吐出流量が減少する
ことが分る。

【００１２】この場合、前記抵抗可変手段７によりシー
リング剤が低温のときに流路抵抗を減少させ、シーリン
グ剤が高温のときに流路抵抗を増加させれば、ポンプ４
の吐出負荷、即ち、抵抗可変手段７の上流側の供給圧を
温度に拘りなく一定に維持することができ、負荷変動に
よる内部リーク量の変化を抑えて、吐出流量を一定に維
持できる。

【００１３】そこで、本実施例では、供給圧を各設定流
量に応じた所定圧に維持するのに必要な各温度における
流路抵抗、即ち、ノズル２０に対する前記ねじ状ピン７
０の挿入長さをデータテーブルとして前記コントローラ
５に記憶させておき、塗布ヘッドとポンプ４との間の配
管系路に図１に示す如く塗布ヘッド２に供給されるシー
リング剤の温度を検出する温度センサ８を設けて、該セ
ンサ８の出力信号をコントローラ５に入力し、温度セン
サ８で検出されたシーリング剤の供給温度に対応する挿
入長さの設定値を検索し、コントローラ５により前記進
退用駆動源７２を制御して挿入長さをこの設定値にすべ
くねじ状ピン７０を進退調整するようにした。

【００１４】ここで、ねじ状ピン７０を単純に進退させ
ると、該ピン７０の下流側のシーリング剤が押し引きさ
れて、ノズル孔２０ａからの吐出流量が変動する可能性
がある。そこで、本実施例では、ねじ状ピン７０を回転
させると一種のねじポンプとして機能することに着目
し、シーリング剤が下流側に押し出されるようなねじ状
ピン７０の回転方向を正転方向として、回転用駆動源７
３によりねじ状ピン７０の後退時に該ピン７０を正転さ
せ、該ピン７０の前進時にこれを逆転させ、該ピン７０
の進退に伴うシーリング剤の押し引きを該ピン７０の回
転によるポンプ作用で相殺して、該ピン７０の進退駆動
時における吐出流量の変動を防止し得るようにした。

【００１５】尚、上記実施例ではねじ状ピン７０の進退
用と回転用の２つの駆動源７２，７３を設けたが、ねじ
状ピン７０に螺杆を連結すると共に、ヘッド本体２１に
螺杆を螺挿する固定ナットと、螺杆にその軸方向移動を
許容しつつ回転力を伝達する駆動源とを設け、単一の駆
動源でねじ状ピン７０を進退及び回転させることも可能
である。

【００１６】また、設定流量の変更でポンプ４の回転速
度が変化しても、ポンプ４と塗布ノズル２との間の配管
が長くなると、ノズル孔２０ａからの吐出流量は直ちに
は変化せず、流量変更時の応答性が悪くなる。この場
合、流量を増量する際にねじ状ピン７０を一時的に正転
させ、流量を減量する際に該ピン７０を一時的に逆転さ
せれば、ねじ状ピン７０のポンプ作用によって吐出流量
が速やかに変化して、流量変更時の応答性が良くなり、
更に、開閉弁２４を閉じてシーリング剤の吐出を停止す
る際にねじ状ピン７０を逆転させれば、該ピン７０の下
流側のシーリング剤の引き込みでノズル孔２０ａからの
シーリング剤の垂れ落ちを防止することもできる。尚、
流量変更時や吐出停止時にはねじ状ピン７０に回転のみ
を与える必要があるが、上記の如く螺杆とナットとを設
けて単一の駆動源によりねじ状ピン７０を進退及び回転
させるものでも、ナットを螺杆と一体に回転するフリー
状態と制止状態とに切換える切換手段を設ければ、ナッ
トをフリー状態にすることでねじ状ピン７０に回転のみ
を与えることができ、問題は無い。

【００１７】以上、シーリング剤の塗布装置に本発明を
適用した実施例について説明したが、本発明は接着剤等
の他の粘性材料の塗布装置にも適用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズル外周に圧力センサを取付ける必要がな
いため、ワークの入り組んだ部位にも粘性材料を塗布で
き、更に、粘性材料の温度が変化しても吐出流量を応答
性良く正確に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一例を示す概略線図

【図２】 その塗布ヘッドの拡大截断面図

【図３】 流路抵抗を一定にしたときの温度変化による
流量変化を示すグラフ

【符号の説明】

２ 塗布ヘッド ２０ ノズル ２０
ａ ノズル孔 ４ ポンプ ５ コントローラ（制御手
段） ７ 抵抗可変装置 ７０ ねじ状ピン ７０ａ 螺旋溝 ７２ 進退用駆動源 ７３ 回転用駆動源 ８ 温度センサ（温度検出
手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 博文 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプから塗布ヘッドに粘性材料を供給
   し、塗布ヘッドに設けたノズルのノズル孔から粘性材料
   を吐出させるようにした粘性材料の塗布装置であって、
   ポンプを回転速度に応じた流量の粘性材料を供給する定
   容積形ポンプで構成して、ポンプの回転速度により粘性
   材料の流量を制御するものにおいて、 塗布ヘッド内のノズル孔より上流側の流路部分の流路抵
   抗を可変する抵抗可変手段と、 塗布ヘッドに供給される粘性材料の温度を検出する温度
   検出手段と、 粘性材料の温度に応じて抵抗可変手段を駆動してポンプ
   の吐出負荷を調整する制御手段と、 を備えることを特徴とする粘性材料の塗布装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗手段は、塗布ヘッド内の前記流
   路部分に摺動自在に嵌合する、外周に螺旋状の溝を有す
   るねじ状ピンと、該ピンを進退及び回転する駆動源とで
   構成されることを特徴とする請求項１に記載の粘性材料
   の塗布装置。