JPS6193858A - 高粘度材塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の分野〉 開示技術は、自動車のボディーパネル等の該被塗物の合
せ目にシーラー材等を塗布する技術分野に属する。

而して、この発明は、自動車製造工場に於ける自動車塗
装工程での相互に位置関係、或は、姿勢関係を連係的に
有しながら一体的に構成されている複数部材からなるワ
ークの合せ目等に対する高粘度材塗布装置に関する発明
であり、特に、複数部材の合せ目のうち該合せ目に略平
行な基準となる面が該合せ目付近に位置する場合にはこ
の基準となる面にノズル併設ガイドを伸縮、或は、近接
離反しつつ押圧当接させて該合せ目に該ノズルが指向す
るようにして塗布、吹付けをするようにし、又、該基準
面の無い部位の合せ目に対しては、塗布装置のノズルを
合せ目に指向させ該合せ目に塗布、吹付けをするように
した高粘度材塗布装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、例えば、自動車製造工場のボディーの塗装
工程では、ボディーを形成するためスポット溶接等によ
り接合された所定パネル相互の合せ目に沿ってシーリン
グ材としてのシーラー等の高粘度材の充填材を塗布する
等塗布工程があり、ボディー回りの降水洩れ対策、及び
、錆、腐食の発生を防止する技術が採用されている。

而して、該種パネルの合せ目を自動的に塗布する従来の
高粘度材塗布装置、例えば、プレイバック式塗装ロボッ
ト等によるものにおいては、該パネル合せ目が、ボディ
ー搬送用コンベヤ等のセンターずれ、ボディーとボディ
ーを積載する台車、或は、冶具との積載時の位置ずれ、
ボディー自体の組付は誤差等の集積誤差のため、自動車
ボディー１ユニツト毎にかなりの位置ずれを生じること
が避けられず、したがって、塗布作業に際しボディーと
塗布装置との相対位置を一定に保ち、゛パネル合せ目に
前記シーラー材等を正確に塗布することは難しいという
難点があった。

就中、自動車ボディーのドア、フード、トランクリッド
等の部位へのシーリング材等の塗布は、前記誤差に加え
、更に、建て付は誤差等も加わり、従来手作業で行われ
てきた如く柔軟に誤差を吸収し、細く合せ目に沿ったシ
ーリング材等の塗布は（はとんど出来ず、正確が期せな
いという欠点もあった。

その結果、近時、次のようなシステムが案出され、前記
自動車ボディーの高粘度材塗布に対処されるようになっ
てきている。

その一つに、ボディーシェルや、これに建て付けられた
ドアパネル等に対し塗布装置をセットし、その設定位置
ずれを検出し、検出した位置ずれ聞を補正量として塗布
装置の動作プログラムに加えて、位置ずれの解消をして
塗布するようにしたシステムや塗布装置にパネル合せ目
と該塗布装置の狙い点との検出した位置偏差の検出信号
を塗布装置をコントロールするフィードバンク信号とし
て入力することによって合せ目に狙い点を一致きせるよ
うコントロールする機能をもつシステムがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 而しながら、該種在来のシステムにおいては、塗布装置
をワーク曲面、特に、自動車ボディーのような複雑な立
体曲面を有する構造物に対して使用するシステムの場合
、位置検出部や制御部の構造が複雑、且つ、高価となる
不利点があり、更に、前者においては検出、及び、動作
プログラムの補正に所定の時間を要し、ロボットの作業
時間のロスにつながるという操作上の不都合さがあり、
後者については、塗布装置自体、或は、−その付近に検
出部を装着する必要があり、したがって、検出部がボデ
ィー構成部材と干渉し、塗布範囲が著しく限定されると
いう不都合さがあった。

そのため、かかる実効上の事情から各部位に適した塗布
装置をそれぞれ専用に取付けて設定し、ボディーの可及
的広範囲に適用可能とする装置も採用されているが、こ
のように配設した装置は、必要な塗布装置台数の増加の
みならず、塗布工程数の増加につながり、スペースの拡
大、コストアップを招き、更に、塗布装置がワークの塗
布部位毎に専用化することになるため、車種の変更等へ
の対応性が悪くなるというデメリットがある。

又、塗布装置としてのロボットの動作にムダが多く、更
に必要な工程数を増加させるという種々のマイナス面も
あった。

そして、ドアアラシイ等複雑な曲面を有するワークに対
して、従来手作業で行われてきたようなスピードで、し
かも、正確に塗布を行い得る凸ポットはこれまでのとこ
ろ限られており、したがって、設備的に制約があり、更
に、シーリング動作の教示に際し、各ポイントの教示に
±　１〜２＋ｕ程度の精度が要求されるため、教示に多
大の炉頂な工数がかかるという好ましくない点があった
。

このような背景のもとに、市販の工業用のロボットを改
造せずに塗布装置として使用可能で、そのうえ自動車ボ
ディーのように複雑な立体構造の構成部材にも装置が干
渉することが無く、スリムでコンパクトな構成で占有空
間が小さく、作業工程を制限することなく、各部位毎に
必要、且つ、充分な精度で吹付塗布、倣い吹付塗布が行
える柔軟で汎用性の高い低コストな塗布装置が望まれて
いた。

この発明の目的は上述従来技術に基づく複雑な立体曲面
を有する自動車ボディー等のワークの合せ目に対する高
粘度材塗布の問題点を解決すべき技術的課題とし、市販
の工業用ロボットに特別な改造をせずに取付けることが
可能で自動車ボディ−等のワークにおいて、ガンが複雑
なワーク構成部材に干渉することなく、又、部位を特定
化、限定せずに作業の自由度を高くし、必要、且つ、充
分な精度で吹付塗布、倣い吹付塗布が出来、しかも、経
時的に装置に無理な操作力が印加されず、構造がシンプ
ルでコンパクトさをもち、小型軽量で作業の自由度が大
きく、広い汎用性を発揮可能で信頼性が高く、塗布シス
テムが低コストであるうえ、工程数、ロボット台数が最
小限で済み、調整や教示工数も低減されるようにして各
種工業製造産業における加工利用分野に益する優れた高
粘度材塗布装置を提供せんとするものである。

く問題を解決する技術的手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発
明の構成は、前述問題点を解決するために、自動車のボ
ディーパネル等のワークの合せ目等に対するシーラー等
の高粘度材の塗布を行うに際し、塗布部位に平行な基準
面が無い場合はガンボディーブロックに設けたアクチュ
エータを動作させてノズルシャフトに沿って設けた回り
止め溝にリニヤモーションベアリングを後退させてノズ
ルシャフト先端のノズルを所定シーリング部位にに向さ
せて塗布装置の動作によりノズルの狙い点を合せ目に指
向させて教示、及び、所定の塗布、吹き付は作業を行う
ようにし、而して、基準面を有するドアパネルアラシイ
等のヘミング部の合せ目等に対する倣い塗布作業に際し
ては上記ガイドシリンダ、及び、ガイドビン、ノズルシ
ャフトをガンボディーごと所定角度回転させ、ガイドビ
ンを上記基準面に所定に当接させてノズルチップを回転
させることによりその吐出口を該基準面に対し所定に近
接離反調整して教示、及び、塗布、吹き付は作業を所定
に行い、このようにして部材の建て付は誤差、位置ずれ
、軌跡誤差等を吸収して倣い塗布吹き付け、吹き付は塗
装の両用を可能にするようにした技術的手段を講じたも
のである。

〈実施例−構成〉 次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明すれば以
下の通りである。

第４図に示す様に、自動車ボディー１に対しシーリング
装置としてのロボット２によりシーラーを所定部位に塗
布する態様を当該実施例とすると、該ロボット２の３次
元動作手首３の先端にこの発明の要旨を成す塗布装置４
が設けてあり、その構造の詳細は第１．２．３図に示す
様に構成されている。

即ち、該塗布装置４のベースプレート５には高粘度材と
してのシーラー材の吐出体を成すガンボディー６がブロ
ック体１を成して取り付けられており、該ガンボディ＝
６の下部側面には図示しないシーラー材を供給するシー
ラー供給口８が穿設開口され、更に、その下部に図示し
ないボルト等で固着されたガンエクステンション９へ通
じている。

而して、該ガンエクステンション９の下方にはパツキン
１０を介してニードルシート１１を内装したノズルベー
ス１２が強固に螺着され、更に、該ノズルベース１２に
は、ノズルパツキン１３を挾持し、ノズルチップ１４が
ノズル押え１５を螺装して押圧固定されている。

又、上記ガンボディー６の上部にはシリンダ１６が固定
されてあり、上記ニードルシート１１まで、下延するニ
ードルシャフト１７を下延固設し、ナツト１８で一体固
定したピストン１９がリングパツキン２０を介して該シ
リンダ１６内で摺動自在にされている。

更に、該ガンボディ−６中途側面には、該シリンダ１６
に連通するガンＯｎエア供給口２１が穿設開口され、又
、該シリンダ１６下部にはシリンダベース２２が介装さ
れて図示しないボルトにより固着され、更に又、上部に
はシリンダキャップ２３が同じくボルトにより固着され
てそれぞれベース用のリング２４とキャップ用Ｏリング
２５とにより、シリンダ１６の気密を保っている。

一方、上記ニードシャフト１７とシリンダベース２２ど
の間にもＯリング２６が内挿され、プレート２７が固定
シールされている。

尚、上記シリンダキャップ２３の一側部には、ガンｏｆ
ｆエア供給口２８が穿設開口されている。

更に、前記シリンダキャップ２３とピストン１９との間
には該ピストン１９を下方へ押圧付勢することによりニ
ードシャフト１γとの間のシールを確実に行うための加
圧スプリング２９が介設されている。

又、前記シーラー供給口８とニードルシャフト１７との
間のシール性を確保するため、■パツキン３０とＶパツ
キン押え３１がガンボディー６に内挿セットされてガン
エフテンション９からノズル３２に下延するノズルシャ
フト３３とニードルシャフト１１の断面リング状通路３
４に対するシール性を°保証している。

他方、該ガンエフテンション９の他側には、揺動軸３５
が連結固定され、ボールベアリング３６を内挿した揺動
軸受ホルダ３７により支承されてガンボディー６のブロ
ック７を所定角度内で旋回揺動可能にしている。

而して、該揺動軸３５の他端には揺動プレート３８の一
端が嵌着され、ビン３９を介して枢支連結され（ている
。

そして、該揺動プレート３８の先端にはガイドブツシュ
４０が設けられ、ベースプレート５に固定されたガイド
ブラケット４１に対向しており、該ガイドブツシュ４０
とガイドブラケット４１との間には、揺動プレート３８
を押圧する揺動スプリング４２が介装されて該揺動プレ
ート３８をガイドブラケット４１に反撥するように押圧
付勢している。

更に、揺動プレート３８の中間部に対向してエアシリン
ダタイプの揺動規制シリンダ４３がシリンダブラケット
４４を介して前記ベースプレート　５に固定され、その
ロッド４５の先端は該揺動プレート、３８の中央付近に
対向し、揺動動作するようにされている。

而して、ガンエクステンション９の下端、ノズルベース
１２の取付部付近までのノズルシャフト３３の外側面に
は回り止めの溝４６が形成されており、ガイドピン４７
をノズルシャフト３３の先端ノズル３２まで下延して一
体延設して取付けたブラケット４８を有するリニヤモー
ションベアリング４９が該溝にスプライン式に係合して
、該ノズルシャフト３３に沿ってその軸線方向に昇降摺
動自在に軸装されている。

一方、上記揺動軸３５の基部ブラケット５０にはエアシ
リンダタイプのアクチュエータとしてのガイドシリンダ
５１が設置され、そのロッド５２の先端にはフローティ
ングジヨイント５３が設けられて上記リニヤモーション
ベアリング４９のベアリングホルダ５４の基端に固定連
結されてブラケット４８を介しガイドビン４７をノズル
シャフト３３に沿って回転不能に昇降自在にしている。

尚、５５．５６はストッパであり、ノズルシャフト３３
の上下端に設けられて上記リニヤモーションベアリング
４９のストローク規制をするようにされている。

〈実施例−作用〉 上述構成において、自動車ボディー１の所定部位のパネ
ル合せ目をロボット２によりシーラー吹付塗布する場合
、シーリング装置としてのロボット２の動作範囲が、第
４図１点鎖線で扇状に示す様な範囲であると、シーリン
グ作業領域としてドアパネル５５とフロアの一部が作業
可能となる。

そして、シーラー塗布作業を行う上で、ドアパネル５５
については、第５図に示す様に、ドアパネルアラシイ５
５が先述した如く建付は誤差等により主に上下に二点鎖
線で示す様に、建て付は位置がｄだけズしている現実の
前提条件があり、これに対し要求作業条件としては当然
のことながら、フロア等よりドアパネルアラシイ５５の
方がより正確な塗布が必要であるという状況下でフロア
への塗布が本来的に可能な精度をもつロボット２であれ
ば、ドアパネル５５に対しても同じロボット２と塗布装
置４で充分に正確な塗布を行うことが出来る。

而して、この場合、一般的構造からしてフロアはガンに
対するヘミング部等の当接基準面を有さない周辺構造と
なっており、これに対しドアパネルアラシイ５５はヘミ
ング部を有しており、したがって、その外周等を基準面
として利用出来る構造である。

そこで、まずフロア部への塗布の場合、当該実施例の塗
布装置４のガイドシリンダ５１に図示しない高圧エア源
よりエア配管を介し高圧エアを供給し、ロッド５２を引
き込ませて該ロッド５２にフローティングジヨイント５
３を介し連結したベアリングホルダ５４によりリニヤモ
ーションベアリング４９をノズルシャフト３３の回り止
め溝４６に沿って不回動裡に上昇させることによりガイ
ドビン４７を第１．２図においてスライドアップして後
退させ、ノズル３２のみをシーリング部位に臨ませ、他
方、揺動Ｍ　ｉｌｌシリンダ４３を高圧エアにより動作
させそのロッド４５を進退させ、これにより揺動プレー
ト３８がガイドブッシュ４０１ガイドブラケツト４１間
を進退し、したがって、ブロック１は揺動軸３５を中心
に揺動し、そこで、ノズルシャフト３３も揺動し、ロボ
ット２に対する塗布動作の教示を行い、シーラー供給口
８からシーラー材を供給すると共に、ガンｏｎエア供給
口２１より高圧空気を供給し、加圧スプリング２９に抗
し、ピストン１９ごとニードルシャフト１７を上げ、シ
ーラーを噴射して塗布作業を行う。

この状態であれば、基準面がないフロア部であっても、
即ち、倣い動作がなくともロボット２の動きに忠実に従
ったノズル３２の先端の動作が得られ、且つ、ノズル３
２先端部周辺に干渉構造物が無いためフロア部周辺の広
範囲の塗布が行える。

次に、ドアパネルアラシイ５５へのシーリング助動に際
してはガイドシリンダ５１へ高圧エアを供給しロッド５
２を下降させてリニヤモーションベアリング４９をノズ
ルシャフト３３の縦軸に沿って不回動裡に下降させ、ベ
アリングホルダー５４ごと上記ガイドビン４７を前５進
させてシーリング線に略平行にある縁のヘミング部５６
基準面に当接させ、ロボット２の再生経路ずれや教示ず
れを塗布装置４に吸収させるようにし、他方、揺動規制
シリンダ４４については、上述動作と共に高圧エアによ
りロッド４５を引き込ませ、揺動プレート３８は第３図
上に於いて左右に自在に旋回動じ得るようにした状態で
塗布動作の教示、及び、塗布作業を行う。

而して、ドアパネルアラシイ５５等の外周部は第６．７
図に断面に示す様に、ヘミング部５６が形成されており
、合せ目５７と最外周との幅Ｗは、はとんどの部位で１
０〜１２ｍｍの幅に形成されており、したがって、第８
図に示す様に、ガイドビン４７とノズル３２の間隔がこ
れをカバーしシーラー５８の塗布動作を行う。

・即ち、塗布装Ｎ４の揺動方向を、第８図に示す様に、
合せ目５１に直角な方向Ｘに向け、揺動スプリング４２
の弾発力によりガイドビン４７をヘミング部５６の外周
部に押付け、これに沿わせながら塗布動作を行うように
することで、該第８図に二点鎖線で示す様に、ドアパネ
ルアラシイ５５の位置ずれがあっても、又、ロボット２
の動作精度が悪く、動作軌跡にずれが生じても適用範囲
はガイドビン４７の基準面のある部位に限られはするも
のの、外周部から一定の距離をシール塗布出来、正確な
シーリングが行い得る。

ところで、前述した如く、第７図に示したヘミング部５
６の幅Ｗは、はとんどの部位で１０〜１２ＩＩＩＩｌで
あるが、第１０図に示す様に、パネルの折れ線部や、ヘ
ミング部５６の端部に於いて、５１１ＩＩｌｌ程度まで
変化する場合がある。

したがって、上述塗布装置４で自動化シーリングを行っ
た場合、ヘミング部５６の全部位番カバーするためには
５ｍｍ〜ｔ２ｍｍの範囲で、第１２図に示す様に、すべ
てのヘミング部５６の範囲をカバーする幅広いシーラー
材料の塗布が必要になり、材料の使用量が増大する不具
合がある。

これに対処する作業態様としては次の作業手順をとるこ
とが出来る。

即ち、通常は前述第８図に示す様に、ガイドビン４１を
ヘミング部５６へ直角に、第１３図に示す様に、ガイド
ビン４１とノズルチップ１４のノズル孔５９とを結ぶ線
がヘミング部５６の縁線に直角になる姿勢で間隔Ｈを通
常最大にとり、ロボット２により塗布装置４を所定角度
ひねって旋回動させて、第１４図に示す様に、ガイドビ
ン４７がヘミング部５６に傾斜して当接するために、ノ
ズルチップ１４のノズル孔５９との間隔りがＨより所定
に小さくなり、したがって、該ノズル孔５９のヘミング
部５６の縁線との距離を制御することが出来る。

したがって、このことからノズル孔５９からのシーラー
材５８の噴出量を一定量にしておいても狭い幅でも充分
合せ目５１にシーラー材５８を塗布することが出来、結
果的にシーラー材５８の経済的塗布量にすることが出来
、又、第１１．１２図に示す様な曲折するヘミング部５
６に充分シーラー材５８を塗布することが出来、余分な
制御機構が要らず、装置の軽量化が図れる。

尚、この発明の実施態様は上述各実施例に限らず、例え
ば、塗布装置４の旋回角度に応じてニードルシャフト１
１の進退量をコントロールしてシーラー材５８の吐出量
をコントロールする等種々の態様が採用可能である。

又、ガンブロックに於けるニードルシャフトの昇降機構
のシリンダに変えて適宜の吹き付は機構を設けることに
よって揺動シリンダによるガンブロック、及び、ノズル
シャフトのスイング作用を利用して吹付塗装を行うこと
も可能である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、自動車製造工場に於ける塗布
工程等での相互に位置姿勢が複雑ボディーパネル等の部
材の合せ目等に対するシーリング等が建材は誤差等があ
ってもその影響が全くなく、必要な所望精度で塗布する
ことが出来る優れた効果が奏される。

又、シーリング装置に用いるロボットはプレイバック型
等の市販の工業用ロボットに特に特別な制御回路等を改
造して設ける必要がなく、その址ま使用に供せられ、し
たがって、装置の構造が簡単で軽量で製造コストが安く
つく利点もあり、占有空間も少くコンパクトにシンプル
に据え付けることが出来、取扱いがし易いという優れた
効果も奏される。

そして、塗布作業に適用出来る範囲の限定が少いために
セットされる専用のシーリング装置台数が少くて済み、
それだけメンテナンス管理も少くなり作業工程制御数等
も最小限で済みシステム全体がシンプルで低コストに出
来るという優れた効果も奏される。

そして、実効上塗布吹き付はスピードを塗布装置の限界
まで高めることが出来るために高効率の塗布作業が出来
るという効果や、教示工数が飛躍的に低減されるという
優れた効果が奏される。

又、ヘミング部等に於ける倣いが正確に行え、しかも、
ノズルシャフトとガイドピンとの間に伸縮スプリング等
を介装させないために所謂「こりさ」等も生ぜず、操作
が正確にし易（なるという効果もある。

そして、塗布装置全体を旋回動することが出来るため、
ノズル孔のヘミング部に対する近接離反が自在に出来、
したがって、塗布材料の使用ωを低減させることが出来
、それだけ材料コストは安くなるというメリットもある
。

又、ガンがワークの構成部材に干渉されることなく、必
要とする各部位に対し、所望の塗布作業が確実に行うこ
とが出来るために、結果的に製品精度の向上を図ること
が出来るという効果もある。

而して、上述建て付は誤差吸収裡に塗布作業が行えるば
かりでなく、揺動規制による吹付塗布も出来る柔軟性を
有する効果もある。

而して、ノズルシャフトに併設したガイドビンが該ノズ
ルシャフトの回り止め溝に係合するりニヤモーションベ
アリングに連係されているようにすることによりヘミン
グ部等に対するシーリングに際し該カイトをヘミング部
を基準面として倣わせてロボットの再生経路ずれや教示
のずれを塗布装置ごと旋回動させることによって正確に
、又、経済的高粘度材の使用量で所定の位置に塗布出来
るという優れた効果が奏され、又、上述の如く、建て付
は誤差等があってもこれを立体的に吸収して正確に所望
の塗布を行うことが出来るという優れた効果が奏される
。

又、該リニヤモーションベアリングをしてノズルシャフ
トに対し不回動裡に係合させたことにより、複雑な近接
離反装置を設けずども塗布装置ごと旋回出来、したがっ
て、ヘミング部の合せ目が複雑に曲折している場合であ
っても塗布材料を少くしながらも曲折する合せ目に対す
る正確な塗布作業を行ったり、吹き付は作業を行ったり
することが出来るという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の１実施例の説明図であり、第１図は部
分断面側面図、第２図は同断面正面図、第３図は同揺ｅ
装置の部分拡大側面図、第４図は自動車に対するシーラ
ー塗布態様上面図、第５図はドアアラシイ建材は誤差説
明部分正面図、第６図はドアアラシイ側面図、第７図は
第６図Ｖｌ　−Ｖｌ平断面図、第８図は第７図に対する
ガイド近接説明側面図、第９図はドアパネルヘミング部
説明裏面斜視図、第１０．１１．１２図はドアパネルヘ
ミング部に対するシーリング態様の各実施例対応裏面図
、第１３．１４図はガイドビンとノズルチップのヘミン
グ部縁線への位置関係図である。 ２・・・ロボット、　　　５・・・ベースプレート、３
５・・・揺動軸、　　３２・・・ノズル、６・・・ガン
ボディー、　　　４・・・塗布装置、３３・・・ノズル
シャフト、　　４６・・・回り止め溝、４６・・・ガイ
ドビン、 ４９・・・リニヤモーションベアリング、５１・・・ア
クチュエータ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第９図　　第８図 第１２図　　　　　第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットに対し着脱自在に設けられベースプレートに設
   けられた揺動軸に枢支されて先端にノズルを延設してい
   るガンボディーが設けられている高粘度材塗布装置にお
   いて、該ガンボディーから一体延設されたノズルシャフ
   トにその軸方向回り止め溝に係合してガイドピンを延設
   するリニヤモーションベアリングが設けられて該ガンボ
   ディーに固設したアクチュエータに連結されていること
   を特徴とする高粘度材塗布装置。