JPS6242760A - 軌道を描くノズルを備えた散布装置 - 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】 本発明は、基体へ塗布するため粘性の高い、揺変性のま
たは゛シキソトロビーの、もしくは繊維を加えた材料の
媒質のような材料を散布する手段に係るものである。更
に具体的に言えば、本発明は、約２．５センチから１５
センチ（１乃至６インチ）の間の距離から材る散布装置
をロボットと共に形成する、軌道を描くノズルを備えた
散布装置に係るものである。

自動車製造産業において接着剤と密封品６月が増々重要
になっている。接着剤と密封剤とは、ドアー、デツキそ
してフードのような縁にフランジのついた部品の組立て
に使用される。例えば、密封剤は普通のスポット溶接技
術に関連して使用されることがある。先ず密封剤を塗布
し、それから金属板をこの密封剤を通して溶接する。こ
のような組み合わせ手法によってスポット溶接の間隔を
大きくしてスポット溶接の数を減らすことができる。

あるメーカーは接着剤を使用して溶接を全廃している。

しかし接着剤の使用にはこれまでわかっているように幾
つかのはっきりした欠点がある。注意深く塗布しないと
、接着剤と密封剤を、手動によりきれいに始末する面倒
な作業が必要となる。あまり多量の接着剤を塗布したり
、縁取り加工するときに適当に被覆しておかないと、塗
装前に必要な電気泳動により付着させた塗料の下塗り剤
を汚染してしまうや部品の接合では、部品に接着剤を一
度塗布したらその部品から接着剤を拭い去るということ
がないようにし季≠なければならない。

接着剤や密封剤によフてはその上から塗装できないもの
があり、そのような場合は特にその部品へ接着剤や密封
剤を精確に塗布する必要がある。

組立体へ接着剤や密封剤を手で塗布するのは、高効率及
び高精度が要求されることを考えると、一般に実際的で
はない。そこで、そのための自動装置を用いるとすると
、自動車を製造する現在の環境では接着剤や密封剤を自
動塗布する装置には大変厳しい要求が課せられる。

接着剤と密封剤は正しいビード・バスに沿って、所要の
サイクルタイムで、必要とされる正確な量で、そして適
正な断面で、精確に塗布されなければならない。そのよ
うにしなければ、不正確な接着や圧搾接ぎ、または不正
確なビード配置を生じてしまう。

組立てラインの生産量の要件と塗布物体またはワークピ
ースの形状とに対処するよう設計された散布装置が必要
である。ドアーの全周に材料を散布するサイクルタイム
は３乃至４秒という短い時間であることがある。一定の
散布ヘッド速度で、接着剤または密封剤を一定の圧力と
流量で送り一様なビードを形成しなければならない。

ロボット散布装置は上に述べた要件におおよそ適応する
ことができ、また接着剤を使用する場合の上述の問題点
ある程度解消することが判明しているが、実際の接着剤
散布装置には未だかなりの制約がある。

本発明の目的は、成るパターンの接着剤等を塗布するた
めの、軌道を描動くノズルを備えた散布装置を提供する
ことである。接着剤等の流量はノズルへ加える圧力を変
えることにより調節する。パターンの幅はノズルと作業
面との間の距離を調節することにより変える。本発明に
おいては、ノズルを作業面から所要距離内に保っている
と接着剤等の材料の流れに圧力による変動があってもパ
ターンの幅は変わらない。

本発明は、基体へ塗布するため比較的粘性のある材料を
散布する、軌道を描くノズルを備えたロボット散布装置
であフて、散布材料を受ける第１の端とその材料を散布
する第２のノズル端とを有する散布チューブ、この散布
チューブを配置してある支持手段、この支持手段内で第
１の端近くで散布チューブをしなやかに支持している第
１の取り付け手段、支持手段内で第２のノズル端近くで
散布チューブを支持するための第２の取り付け手段、及
びこの第２の取り付け手段と組み合わされている動力手
段を備え、第２の取り付け手段は第１の軸の周りを回転
するよう支持手段内に取り付けられて、第１の軸の周り
で軌道を描いて章動するよ゛うノズル端の近くで散布チ
ューブをしなやかに支持しており、動力手段により第２
の取り付け手段が回転すると第２のノズル端が軌道運動
をすることを特徴とする軌道を描くノズルを備えた散布
装置にある。

実施例として後述するが、本発明の軌道を描くノズルを
備えた散布装置は、工業マニピュレータと、所望の塗布
物体またはワークピースへ接着剤等を塗布する場所にあ
るノズルへ貯蔵場所から接着剤等を送るための材料搬送
システムとを含むロボット散布装置と組み合わせて使用
するのに適している。本発明の散布装置は、散布しよう
とする材料を受ける第１の端とその材料をワークピース
へ最終的に散布する第２の端、すなわちノズル端とを有
する散布チューブを有している。支持手段を設けて、そ
れに散布チューブを配置する。

散布チューブの第１の端近くで第１の取り付け手段は散
布チューブをしなやかに支持している。この第１の取り
付け手段は、支持手段に対してチューブのその部分が章
動できるように散布チューブを支持している。第２の取
り付け手段を設けて、第２の、すなわちノズル端近くで
散布チューブを支持する。この第２の取り付け手段は第
１の固定軸の周りで回転するよう支持手段内に取り付け
られている。この第２の取り付け手段はノズル端近くで
散布チューブを支持し、そして第１の軸の周りでそのノ
ズル端が軌道運動できるようにしている。換言すれば、
散布チューブはそれ自体回転しないが、第１の軸の周り
で軌道運動する。最後に、動力手段は第２の取り付け手
段と組み合わされていて、第１の軸の周りで第２の取り
付け手段を回転させる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

粘性の高い、揺変性もしくはシキソトロピ、−の、又は
繊維を加えた材料の媒質のような材料を基体へ塗布する
、ノズルが軌道を描く型式のディスペンサーまたは散布
装置を組み込んだロボット散布装置１１を第１図に示す
。このロボット装置のロボット１３は、ロボットに所望
の動きをさせるための命令を出すロボットコンロールパ
ネル１５と連絡している。材料供給源例えば容器１７は
、このロボット装置により散布する材料を収容している
。この材料供給源１７と軌道を描くノズルを備えた散布
装置０ＮＤＡ２１とは導管１９により連絡している。ポ
ンプと流量調節装置２３は、０ＮＤＡノズル２１へ適当
な流量で材料が供給されるようにしている。塗布物体ま
たはワークピース２５は所望の材料を塗布できるように
ロボット１３の作業範囲内に配置されている。この塗布
物体はコンベアー等により適当な位置に運ばれる。ロボ
ット１３の基部２７は作業領域の床に固定されているの
が普通であり、ロボットの少なくとも第１のアーム２９
はこの基部２７に対して回動するよう取り付けられてお
り、また第２のアーム３１は第１のアーム２９の一端の
周りに回転自在に取り付けられ、第２のアームの片持端
部に手首３３が取り付けられている。０ＮＤＡノズル２
１は手首３３により操作できるよう手首へ固定されてい
る。このような手首は０ＮＤＡノズル２１を操作できる
よう幾つかの自由度を有しているのが好ましい。導管１
９がポンプと流量調節装置２３を介して０ＮＤＡノズル
２１へ材料を運ぶ。

第１乃至第３図から０ＮＤＡノズルの動作原理は容易に
理解されよう。０ＮＤＡノズル２１は駆動手段用ハウジ
ング３５を含み、その上端の取り付け手段３７により、
０ＮＤＡノズル２１はロボット１３の手首３３へ着脱自
在に接続されている。駆動手段用ハウジング３５の下端
３９から支持手段４１が垂下しており、これは接着剤散
布チューブ４３を支持するハウジングである。この散布
チューブ４３の第１の端４５は散布チューブを通って運
ばれる材料を受は入れ、そして第２の、すなわちノズル
端４７からその材料を散布する。中間部分４９はハウジ
ング内にある。散布チューブ４３の上方部分４５は上方
支持手段５１により支持されている。この上方支持手段
５１の上端のねじつきカップリング５３は導管１９に受
は入れられており、この導管１９を通って材料は０ＮＤ
Ａノズル２１へ圧送される。散布チューブ４３を上方支
持ハウジング５１内で支持しているしなやかなマウント
５５は、散布チューブ４３をしなやかにしかもしっかり
と固定できるネオブレンまたは同様の材料から形成する
のが好ましい。このしなやかなマウント５５の上方にガ
スケット５７を設けて、散布チューブ４３の外側の周り
から接着剤が駆動手段用ハウジングまたは０ＮＤＡノズ
ル２１の他の部分へ流れ込まないようにしている。この
しなやかなマウント５５により上方ハウジング５１内に
おける散布チューブの上方部分４５の駆動が可能となる
。

本発明の好ましい実施例の０ＮＤＡノズル２１ではモー
タ６１の中空の回転子駆動軸５９内に間をあけて散布チ
ューブ４３が延びている。駆動ハウジング３５はモータ
６１の固定子巻線６３を支持している。６５のような軸
受が駆動ハウジング３５内で回転子を支持している。

軸受セット６９が中空軸部材６７を支持手段４１内に支
持している。この軸６７は駆動装置６１の回転子駆動軸
５９と作動的に関連する。回転子軸５９と支持軸６７と
を一体にすることもできる。

散布チューブ４３を支持チューブ６７内に支持する技術
は、第２図の線ＩＩＩ　−ＩＩＩに沿う断面図である第
３図から理解されよう。下方の、もしくは第２の取り付
け手段７１を延長軸６７の底近くに取り付ける。第３図
かられかるように、軸受セット６９は、駆動装置６１に
よる支持手段４１に対しての軸６７の回転を容易にして
いる。下方の、すなわち第２の取り付け手段７１の第１
の軸７３は駆動装置６１の回転軸である。散布チューブ
４３、具体的には散布チューブ４３のノズル部分もしく
は下方部分を取り付ける孔７５は、下方取り付け手段７
１内で軸７３に対して片寄った位置にある。片寄った位
置にある孔の壁８１と管状部材４３の外壁との間に配置
した軸受セット７９により、下方取り付け手段７１内に
散布チューブのノズル４７を配置している。ブーツ８２
は下方の取り付け手段７１を包囲して種々の軸受セット
を保護している。

８５に示すような、大きさが設定された出力ノズルの孔
８７の所定の直径は散布チューブの直径よりも小さい。

孔径の異なるこのような出力ノズル８５を幾つか用意し
ておいて、ノズル４７へ選択的に挿入する。第１の軸７
３の周りで回転するように第２の取り付け手段７１を支
持手段４１に取り付ける。第２の取り付け手段７１はノ
ズル端４７の近くの部分で散布チューブ４３を、第１の
軸７３の周りで駆動運動するよう支持している。散布ノ
ズル４３の上方部分４５は駆動が容易な実質的に固定さ
れた位置にを保持されているので、散布チューブ４３の
ノズル部分４７は軸７３の周りで軌道運動するだけであ
るということを理解すべきである。従って、支持手段４
１に対する下方の、すなわち第２の取り付け手段７１の
回転により軸７３を中心とじて散布チューブが軌道運動
しても散布チューブへ回転運動が付与されることはない
。換言すれば、回転軸６７の下方支持部材７１の回転に
より定まる固定軸の周りでノズル部分４７は軌道を描く
、または連続的に変位する。

本発明の０ＮＤＡノズルは従来の装置に比して幾つかの
利点を有する。先ず、第１．２図に示す好ましい実施例
の細長いノズル部分は作業空間への割り込みが軽度な材
料散布装置を構成する。また、そのノズルを塗布物体ま
たはワークビークから所定距１１ｔ！！シておくことが
できるので（押し出し装置は塗布物体と接触させなけれ
ばならない）、塗布物体またはワークピースに関してノ
ズルを配向する必要がないという点でノズルは全方向性
である従来の材料塗布技術と反対に、円筒状の流れの衝
撃速度と慣性とは共に大きいので本発明の装置は充既に
継ぎ目に浸透塗着できる。

例えば、噴霧技術を使用する装置が放出する粒滴は塗布
物体に対し高い表面張力を有する。その結果として、こ
れらの粒滴は継ぎ目に浸透せずにはね返ってしまう。従
来装置のような過剰噴霧もない。塗布物体上の所望の場
所に材料を精確に置くことができる。第２図に示すよう
に、この０ＮＤＡノズルは５から１まで流量を変化でき
る安定した扇状噴射を形成する。流量の上限はノズルへ
与える最大圧力により決まる。流量の下限は、パターン
の幅を保つのに必要とされる最小の出口速度により決ま
る。上述した独自の特徴により０ＮＤＡノズルを使用す
ると、塗布物体をさかさまに置いた状態でも塗布物体や
継ぎ目に材料を浸透させることができる。これは、この
０ＮＤＡノズルが表面張力の小さい大量の材料を散布す
るということによる。塗布物体へ接着剤を塗布する場合
の噴霧沈着と２つの突き合わせ物体の継ぎ目へ接着剤を
浸透させる場合の押込みとの最も有利な特徴な０ＮＤＡ
ノズルは併せ持つ。

第２．３図に示す好ましい実施例では、ノズルの直径に
対する固定軸の周りのノズルの軌道半径が出口オリフィ
スの直径より約２０％大きいことが期待される。第２図
の円錐角は約４５度またはそれ以下である。ノズルは塗
布物体の表面より約３センチ（１１７４インチ）上に配
置され、そして固定軸の周りのノズルの軌道運動により
、幅約２．５センチ（１インチ）の第４図に示すリボン
状の材料が散布される。塗布物体とノズルの出口点との
距離を調節するので材料の流量または出口速度が大きく
てもパターンの幅の変動は最小となる。

散布チューブ４゛３のノズル部分４７の駆動は、ノズル
手段の第１の端４５の軌道運動の結果生じる。散布チュ
ーブ４３の第１の端４５は軸５５の周りで軌道運動をす
るように平歯車６９に取り付けられている。７５で示す
平歯車６９の片寄った位置に孔をあける。散布チューブ
４５の第１の＠４３を軸受７７により孔７５内に取り付
ける。平歯車が軸５５の周りを回転すると、散布チュー
ブ４３の第１の端４５は軸５５を軌道運動させる。軸５
５の周りを散布チューブ４３が軌道運動すると散布チュ
ーブ４３は回転運動せず、第１の端４５が平歯車６９の
回転により決められる固定軸の周りで軌道を描くように
または連続的に変位する。ダイヤフラム５３により散布
端４７、即ちノズルが支持され、その駆動が容易になる
。大きさを設定した出力ノズル８５は散布チューブの内
径よりも小さい所定の直径の孔８７を有している。それ
ぞれが異なる孔径を有する幾つかの出力ノズルを用意し
ておいて、ノズル４７に選択的に挿入するようにしても
よい。

本発明の０ＮＤＡノズルの別の実施例を第５図に参照数
字１２１で示す。この０ＮＤＡノズル１２１の駆動ハウ
ジング１３５には、駆動手段１６１と散布チューブ１４
３のチューブ支持手段１４１とが収容されている。チュ
ーブ支持手段１４１は、上方取り付け手段１３７と下方
支持手段を含んでいる。ハウジング１３５は全体として
矩形であり、同期モータ、好ましくは毎分２４，０００
回転のモータ１６１を収容している。この同期モータ１
６１の出力軸１６３に設けた平歯車１６５は第２の平歯
車１６７と噛み合い、この第２の平歯車１６７によりノ
ズル部分が軌道運動を行う。第２の平歯車１６７の中心
孔は散布チューブ１４３の軌道運動を吸収するようにな
っている。０ＮＤＡノズル２１の好ましい実施例と関連
して説明した構成と同様に、散布ノズルを支持している
下方の、第２の取り付け手段１７１は０ＮＤＡノズルの
軌道運動の軸１７３を有している。この実施例は、ワー
クピースに容易に近接できる場合に使用するのに便利で
ある。そのような場合とは、フロントガラス等の外縁の
周りに接着剤を塗布する場合である。

粘性の高い、揺変性もしくはシキソトロピーの、または
繊維を加えた材料の媒体のような材料を基体へ塗布する
、軌道を描くノズルを備えた散布装置について説明した
。散布パターンは典型的には幅と厚みとが可変のリボン
である。このパターンを約２．５乃至１５センチ（１乃
至６インチ）の距離から基体へ塗布し、その基体に対し
種々の角度で、そして頭上の表面に対しても塗布できる
。本発明の軌道を描くノズルを備えた散布装置の向きを
直すことなくどの方向にでもパターンを塗布できる。０
ＮＤＡへ加えられる圧力を変えるだけで材料の流速を調
節することができる。

０ＮＤＡと作業面との間の距離を調節することによりパ
ターンの幅を変えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の教示に従って軌道運動するノズル散
布装置を組み込んだロボット散布装置の略図である。 Ｎ２図は、本発明に従う軌道を描くノズルを備えた散布
装置の断面図である。 第２Ａ図は、本発明の実施例に従う駆動運動するオリフ
ィスを備えた散布装置の断面略図である。 第３図は、軌道運動をするノズルを備えた散布装置が行
う軌道運動を生じさせる回転取り付け手段を示す第２図
の線ＩＩＩ　−ＩＩＩに沿う断面図である。 第３Ａ図は、第２Ａ図の装置のオリフィスに駆動運動を
行わせる回転取り付け手段を示す第２図の線ＩＩＩ−Ｉ
Ｈに沿う断面図を示す。 第４図は、本発明に軌道運動をするノズルを備えた散布
装置により付着させた散布パターンの平面図である。 第５図は、本発明の軌道を描くノズルを備えた散布装置
の別の実施例の縦断面図である。 １１・・・・ロボット散布装置 １３・・・・ロボット １５・・・・コントロールパネル １７・・・・容器 １９・・・・導管 ２１・・・・ノズル散布装置 ２３・・・・ポンプと流量調節装置 ２５・・・・塗布物体またはワークピース２７・・・・
基部 ２９・・・・第１のアーム ３１・・・・第２のアーム ３３・・・・手首 ３５・・・・駆動ハウジング ３７・・・・駆動ハウジングの上端 ３９・・・・駆動ハウジングの下端 ４１・・・・支持手段 ４３・・・・散布チューブ ４５・・・・散布ノズルの上方部分 ４７・・・・ノズル部分 ５１・・・・上方支持手段 ５３・・・・カップリング ５５・・・・マウント ５７・・・・ガスケット ５９・・・・回転子駆動軸 ６１・・・・モーター ６５・・・・軸受 ６７・・・・中空軸部材または支持軸 ６９．７９・・・・軸受セット ７１・・・・第２の取り付け手段 ７３・・・・第１の軸 ７５・・・・孔 ８２・・・・ブーツ ８５・・・・出力ノズル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体へ塗布するため比較的粘性のある材料を散布す
   る、軌道を描くノズルを備えたロボット散布装置であっ
   て、散布材料を受ける第１の端とその材料を散布する第
   ２のノズル端とを有する散布チューブ、この散布チュー
   ブを配置してある支持手段、この支持手段内で第１の端
   近くで散布チューブをしなやかに支持している第１の取
   り付け手段、支持手段内で第２のノズル端近くで散布チ
   ューブを支持するための第２の取り付け手段、及びこの
   第２の取り付け手段と組み合わされている動力手段を備
   え、第２の取り付け手段は第１の軸の周りを回転するよ
   う支持手段内に取り付けられて、第１の軸の周りで軌道
   を描いて章動するようノズル端の近くで散布チューブを
   しなやかに支持しており、動力手段により第２の取り付
   け手段が回転すると第２のノズル端が軌道運動すること
   を特徴とする軌道を 描くノズルを備えた散布装置。 ２、第１の取り付け手段が、散布チューブの第１の端を
   ゆるくを固定しながらしなやかに支持していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の散布装置。 ３、第１の取り付け手段はネオプレンから成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の散布装置。 ４、動力手段が同期モータであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の散布装置。 ５、第２の取り付け手段は第１の軸の周りで回転運動す
   るよう取り付けられると共に、第１の軸に対して片寄っ
   た位置に孔を有しており、散布チューブの第２の端は軸
   受によりその孔に取り付けられていて、第２の取り付け
   手段が回転すると第１の軸の周りで散布チューブが軌道
   運動することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の散布装置。 ６、動力手段はモータであり、このモータは中空の回転
   子駆動軸を有し、この駆動軸はモータからのびる底部分
   を有し、この底部分を通って散布手段は垂下しており、
   第２の取り付け手段はその延長部分の底近くに取り付け
   られていて、第１の軸の周りの回転運動が第２の取り付
   け手段へ付与されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の散布装 置。 ７、第２の取り付け手段が第１の軸の周りで回転するよ
   うに取り付けられると共に、その軸に対して片寄った位
   置に孔を有しており、散布チューブの第２の端は軸受に
   よりその孔内に取り付けられていて、第２の取り付け手
   段が回転すると散布チューブが第１の軸の周りで軌道運
   動することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   散布装置。 ８、散布チューブの第２の端に着脱自在に配置された所
   定の直径の孔を有する出力ノズルを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の散布装置。