WO2014069419A1 - シーラント塗布ブラシ及びシーラント塗布方法 - Google Patents

シーラント塗布ブラシ及びシーラント塗布方法 Download PDF

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信人 逆瀬川
康一 中村
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Definitions

  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a sealant applied to a joining portion of two composite materials.
  • the plate-like first member 101 is overlaid on the plate-like second member 102 and coupled by the coupling member 103. Specifically, by passing a fastener bolt through the through hole formed in the first member 101 and the second member 102 from the second member 102 side and fixing with the fastener nut 103-1 on the first member 101 side, The first member 101 and the second member 102 are coupled.
  • the coupling member 103 such as a bolt or a nut forms a gap or a columnar or hexagonal columnar protrusion on the surface of the composite material.
  • gaps and protrusions are covered with a sealant from the viewpoint of preventing leakage of liquid in the composite material and containing sparks.
  • a low-viscosity base sealant 104 is applied to the surface of the first member 101 around the coupling member 103. After the base sealant 104 is applied, a high-viscosity fillet sealant 105 is applied thereon. By applying the base sealant 104, the adhesion of the fillet sealant 105 to the workpiece made of the composite material is improved.
  • 2A and 2B are a top view and a side view showing a process of applying the base sealant 104 around the coupling member 103, respectively.
  • the operator applies the base sealant 104 to the workpiece surface by using the application brush 108 having the brush 110 attached to the tip of the handle 109 and pressing the brush 110 against the application area of the composite material to be the workpiece.
  • the inventor of the present application focused on the following precautions for maintaining the quality in applying the base sealant 104 as described above. First, the uniformity of the width of the application area is required. Secondly, adhesion of the base sealant is required.
  • the application region of the base sealant 104 will be described with reference to FIG. First, in design, the width of the region where the fillet sealant 105 is applied around the protrusion (the coupling member 103) is defined.
  • fillet sealant 105 is applied to an annular region having a radius L102 around the center line 106 of the protrusion, that is, from the periphery of the protrusion (fastener nut 103-1) to an annular region having a width L101.
  • the base sealant 104 is applied to an annular region having a radius L103 with the center line 106 as the center.
  • the base sealant 104 sufficiently covers the area where the fillet sealant 105 is applied. Accordingly, the radius L103 of the application region of the base sealant 104 is set larger than the radius L101 of the application region of the fillet sealant 105. In addition, it is not desirable that the coating area becomes too large. Therefore, it is desirable that the width of the annular application region of the base sealant 104 (or the radius from the center line 106 of the coupling member 103 in FIG. 1) be within a predetermined range. However, since the operator manually applies the base sealant 104 using the application brush 108, it is difficult to apply the base sealant 104 in an annular shape with a uniform appearance and to keep the width constant.
  • the sealant application brush opens to one side in the first direction, and has a support portion having a hole whose planar shape perpendicular to the first direction is a ring shape, and faces one side around the hole. And a brush planted on the side.
  • the hole has a bottom that closes the other side of the first direction.
  • the support portion has a cylindrical shape having a hole as an inner periphery and having a central axis along the first direction.
  • a sealant application method using the sealant application brush of the present invention is a step of applying a brush to the surface such that the protrusion is disposed inside the hole with respect to a workpiece having a protrusion on the surface; A step of applying the sealant to the surface by rotating the sealant application brush eccentrically around the protrusion while the protrusion is in contact with the inner peripheral surface of the hole.
  • a technology is provided that makes it easy to apply the base sealant around the protrusions with a uniform quality.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a sealant applied to a joining portion of two composite materials.
  • FIG. 2A is a top view showing a step of applying a base sealant around the coupling member.
  • FIG. 2B is a side view showing a step of applying a base sealant around the coupling member.
  • FIG. 3 is a side view showing a step of applying a base sealant around the coupling member.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the sealant application brush 10.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sealant application process.
  • FIG. 6 is a top view showing a sealant application process.
  • FIG. 7 is a side view showing the sealant application brush 10a.
  • the z-axis negative direction faces the z-axis negative direction side surface of the support portion 11, that is, the annular flocked surface 10-1 parallel to the xy plane surrounded by the inner circumference circle having the radius R 2 and the outer circumference circle having the radius R 3.
  • the brush part 12 is formed by flocking the hair of the brush.
  • the configuration of the brush unit 12 will be further described.
  • the brush unit 12 includes a plurality of hair bundles.
  • the hair bundle is not bristle but bristle. Therefore, for example, when the sealant application brush 10 is placed on the work with the brush face down, the hair bundle maintains a substantially vertical posture, and only the vicinity of the hair tip contacts the work surface.
  • Each of the plurality of hair bundles is formed by bundling a plurality of hairs and planting them on the hair transplantation surface 10-1 of the support portion 11.
  • Each of the plurality of hair bundles is arranged on a circle having a radius R1 (R2 ⁇ R1 ⁇ R3) from the central axis A.
  • the plurality of hair bundles are implanted on the flocked surface 10-1 at a constant circumferential period to form a ring-shaped application surface having a radius R1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sealant application method using such a sealant application brush 10.
  • a workpiece is shown in which a first member 1 and a second member 2 which are composite materials are coupled by a coupling member 3 such as a fastener bolt.
  • a coupling member 3 such as a fastener bolt.
  • One end of the coupling member 3 protrudes from the surface of the first member 1, and the base sealant 4 is applied around the protrusion.
  • the worker supplies the base sealant 4 to the brush part 12 by, for example, a method of immersing the hair end of the brush part 12 in a liquid tank in which the base sealant 4 is stored.
  • the operator holds the support part 11 and places the hair end on the surface of the work (first member 1) with the brush part 12 facing the side of the composite material that is the work.
  • the sealant application brush 10 is arranged so that the protrusion of the coupling member 3 is located inside the hole 13 having the radius R2 of the sealant application brush 10.
  • the worker makes the inner peripheral surface 14 abut against the protrusion of the coupling member 3 while the brush portion 12 is in contact with the workpiece surface. While pressing the brush portion 12 against the work surface, the operator maintains the state of protrusion contact and manually rotates the sealant application brush 10 around the protrusion. As a result, the sealant application brush 10 rotates eccentrically, and the base sealant 4 can be applied to the surface of the first member 1 in a circle having a constant width centered on the coupling member 3. After the base sealant 4 is dried, the operator applies the fillet sealant to a predetermined range in the region where the base sealant 4 is applied.
  • FIG. 6 is a top view showing the movement of the sealant application brush 10 in more detail.
  • the connecting member 3 is depicted as a protrusion.
  • the coupling member 3 has a cylindrical shape, but may have other shapes such as a hexagonal prism shape.
  • the operator performs a coating operation so that the inner peripheral surface 14 contacts the outer periphery of the coupling member 3. Specifically, when the operator holds the sealant application brush 10 by applying a force in an eccentric direction in which the center axis A of the annular sealant application brush 10 is separated from the center point C of the coupling member 3, the contact state is maintained. It's easy to do.
  • the brush portion 12 moves to cover the annular region on the outer peripheral side of the coupling member 3 and on the inner peripheral side of the track P2.
  • the base sealant 4 can be applied to an annular region inside the constant radius L2. Since the operator only needs to rotate the sealant application brush 10 while applying a force directed outward from C, the base sealant 4 can be applied uniformly at high speed.
  • the hair tip surface of the sealant application brush 10 is tilted with respect to the work surface to press only a part of the brush portion 12 in the circumferential direction.
  • the slightly inclined hair tip can be brought into contact with the vicinity of the root of the protrusion.
  • the sealant application brush 10 can easily maintain a state in which the inclination with respect to the workpiece surface is smaller than that of the brush-like application brush, so that the state in which the tip of the hair falls down as shown in FIG. 3 can be avoided. As a result, it is easy to apply the entire application surface of the workpiece with uniform pressure, and the adhesion of the base sealant 4 is improved. Furthermore, since the brush tip also moves eccentrically with the eccentric movement of the sealant application brush 10, the base sealant 4 can be rubbed into an arbitrary point in the application area from a plurality of directions. Therefore, it is easy to ensure the adhesion of the base sealant 4 to the workpiece surface.
  • the contact of the sealant coating brush 10 with the coupling member 3 may be a rolling contact or a sliding contact.
  • the sealant application brush 10 is revolved around the protrusion without rotating. It is easier. In this case, the sealant application brush 10 performs an eccentric motion while being supported by sliding contact with the coupling member 3.
  • the planar shape of the inner peripheral surface 14 is circular.
  • the inner peripheral surface 14 may have another ring shape.
  • the inner peripheral surface 14 may be an ellipse, a polygon such as a hexagon, an octagon, or the like. Even if the inner peripheral surface 14 has such a shape, the base sealant 4 can be applied to a circular region around the protrusion.
  • the inner peripheral surface 14 is preferably circular.
  • the planar shape of the outer peripheral surface 15 is circular.
  • the outer peripheral surface 15 may have other shapes.
  • the base sealant 4 can be applied to a circular region.
  • the hair of the brush portion 12 may be planted so as to cover almost all the planted surface 10-1, or may be planted in an annular shape along the inner peripheral surface.
  • the outer peripheral surface 15 and the inner peripheral surface 14 are both circular. It is desirable that the shape (the support portion 11 has a narrow ring shape).

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Abstract

 複合材料において、突起などの周囲に下地シーラントを均一な品質で塗布することを容易にすることが望まれる。シーラント塗布ブラシは、第1方向に開口し、第1方向に垂直な平面形状がリング状である穴を有する支持部と、穴の周囲の第1方向を向く側面に植毛されたブラシとを備える。このようなブラシにシーラントを供給し、穴の内周面がワークの表面の突起に接触するようにして突起を中心として偏心的に回転することにより、突起の周囲の円形領域にシーラントを塗布することができる。

Description

シーラント塗布ブラシ及びシーラント塗布方法
 本発明は、シーラントを塗布する技術に関する。
  近年、炭素繊維強化樹脂(CFRP)、ガラス繊維強化樹脂(GFRP)に例示される複合材料が広く用いられるようになって来ている。そのような複合材料を使用する際に、複合材料内の液体の漏洩防止や、段差や継ぎ目からのスパーク等を封じ込めるために、シーラント材が塗布される。
 図1は、2枚の複合材料の結合箇所に塗布されたシーラントの一例を示す断面図である。この例では、板状の第1部材101が、板状の第2部材102の上に重ねられ、結合部材103によって結合される。具体的には、第1部材101及び第2部材102に形成された貫通孔に第2部材102側からファスナーボルトを貫通させ、第1部材101側のファスナーナット103-1で固定することにより、第1部材101と第2部材102とが結合される。
 このような場合、ボルトやナットなどの結合部材103によって、複合材料の表面に隙間や、円柱状または六角柱状の突起が形成される。このような隙間や突起は、複合材料内の液体の漏洩防止やスパークを封じ込める等の観点から、シーラントによって覆われる。
 図1の結合部材103のような突起がある面の場合、結合部材103の周囲の第1部材101の表面に、低粘度の下地シーラント104が塗布される。下地シーラント104の塗布後、その上に高粘度の隅肉シーラント105が塗布される。下地シーラント104を塗布することにより、複合材料からなるワークに対する隅肉シーラント105の密着性が向上する。
 図2A、図2Bは、それぞれ結合部材103の周囲に下地シーラント104を塗布する工程を示す上面図と側面図である。作業者は、柄109の先にブラシ110が取り付けられた塗布ブラシ108を用い、ブラシ110をワークとなる複合材料の塗布領域に押し当てて動かすことにより、下地シーラント104をワーク表面に塗布する。
 CFRPのシーラントに関して、特許文献1にその一例が記載されている。
特開2009-227166号公報
 本願の発明者は、上記のような下地シーラント104の塗布において、以下のような品質保持上の注意点があることに着目した。第一に、塗布領域の幅の一定性が要求される。第二に、下地シーラントの密着性が要求される。
 第一の点に関して、下地シーラント104の塗布領域について図1を参照して説明する。まず設計上、突起(結合部材103)の周囲に隅肉シーラント105を塗布する領域の幅が規定される。図1では、突起の中心線106を中心として半径L102の円環状の領域、すなわち突起(ファスナーナット103-1)の周囲から幅L101の円環状の領域に隅肉シーラント105が塗布される。下地シーラント104は、中心線106を中心として半径L103の円環状の領域に塗布される。
 下地シーラント104は、隅肉シーラント105が塗布される領域を十分に覆うことが望まれる。従って、下地シーラント104の塗布領域の半径L103は、隅肉シーラント105の塗布領域の半径L101よりも大きく設定される。且つ、塗布領域が大きくなり過ぎることは望ましく無い。従って、下地シーラント104の円環状の塗布領域の幅(あるいは図1における結合部材103の中心線106からの半径)は、所定の範囲内に収まることが望ましい。しかしながら、作業者は塗布ブラシ108を用いて手作業で下地シーラント104を塗布するため、見た目が整った円環状に塗布し、その幅を一定とすることが困難である。
 次に、第二の点について、作業者が塗布ブラシ108を用いて下地シーラント104の塗布を行う場合、密着性を向上するために、以下の2つの要求がある。第1に、ブラシ110の毛をある程度立てて作業を行うことが望まれる。下地シーラント104の複合材料に対する密着性を向上するためには、下地シーラント104を単に材料表面に配置するだけではなく、材料表面に擦り込むような感覚で塗布することが求められるからである。しかしながら、作業中に図3に示すようにブラシ110の毛が材料表面に対して倒れた状態となることがある。このような場合、下地シーラント104の密着性が低下してしまう。第2に、被塗布領域の任意の1点に対して、複数方向から下地シーラント104を擦り込むことが求められる。これら2つの要求と、塗布領域の幅の一定性とを満たすように塗布を行うことは、従来のブラシでは容易ではない。
 複合材料において、突起などの周囲に下地シーラントを均一な品質で塗布することを容易にする技術が望まれる。
 本発明の一側面において、シーラント塗布ブラシは、第1方向の一方側に開口し、第1方向に垂直な平面形状がリング状である穴を有する支持部と、穴の周囲の一方側を向く側面に植毛されたブラシとを備える。
 本発明の他の側面において、穴は、第1方向に貫通している。
 本発明の更に他の側面において、穴は、第1方向の他方側を閉じる底を有する。
 本発明の更に他の側面において、支持部は、穴を内周とし、第1方向に沿った中心軸を有する円筒形状である。
 本発明の一側面において、本発明のシーラント塗布ブラシを用いたシーラント塗布方法は、表面に突起を有するワークに対して、突起が穴の内部に配置されるようにブラシを表面に当てる工程と、穴の内周面に突起を接触した状態で、シーラント塗布ブラシを突起を中心として偏心的に回転することにより、シーラントを表面に塗布する工程とを備える。
 複合材料において、突起などの周囲に下地シーラントを均一な品質で塗布することを容易にする技術が提供される。
 本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図1は、2枚の複合材料の結合箇所に塗布されたシーラントの一例を示す断面図である。 図2Aは、結合部材の周囲に下地シーラントを塗布する工程を示す上面図である。 図2Bは、結合部材の周囲に下地シーラントを塗布する工程を示す側面図である。 図3は、結合部材の周囲に下地シーラントを塗布する工程を示す側面図である。 図4は、シーラント塗布ブラシ10を示す斜視図である。 図5は、シーラント塗布の工程を示す断面図である。 図6は、シーラント塗布の工程を示す上面図である。 図7は、シーラント塗布ブラシ10aを示す側面図である。
 以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図4は、本実施形態におけるシーラント塗布ブラシ10を示す斜視図である。シーラント塗布ブラシ10は、中心軸Aを中心として回転対称形状を有する中空の円筒状の部材である支持部11を備える。支持部11は、z軸方向を向く中心軸Aを中心として半径R2の内周面14と、半径R3の外周面15とを形成する。
 支持部11のz軸負方向の側面、すなわち半径R2の内周円と半径R3の外周円とに囲まれたxy平面に平行な円環状の植毛面10-1に、z軸負方向を向くようにブラシの毛が植毛されることにより、ブラシ部12が形成される。
 ブラシ部12の構成について更に説明する。ブラシ部12は、複数の毛束を備える。毛束は、柔毛ではなく剛毛である。従って例えば、ブラシ面を下にしてシーラント塗布ブラシ10をワークの上に置いたときに、毛束は概ね垂直に近い姿勢を保ち、その毛先付近のみがワーク表面に接触する。
 複数の毛束の各々は、複数の毛を束ねて支持部11の植毛面10-1に植毛することによって形成される。複数の毛束の各々は、中心軸Aから半径R1(R2<R1<R3)の円の上に配置される。複数の毛束は、植毛面10-1上に一定の周方向の周期で植毛されることにより、半径R1のリング状の塗布面を形成する。
 図5は、このようなシーラント塗布ブラシ10を用いたシーラント塗布方法を示す断面図である。複合材料である第1部材1と第2部材2とがファスナーボルト等の結合部材3で結合されたワークが示されている。結合部材3の一端が第1部材1の表面から突起し、その突起部の周囲に下地シーラント4が塗布される。
 作業者は、例えば下地シーラント4を溜めている液槽にブラシ部12の毛先を浸すなどの方法により、ブラシ部12に下地シーラント4を供給する。作業者は、支持部11を持ち、ブラシ部12をワークである複合材料の側に向けて、その毛先をワーク(第1部材1)表面に置く。その際、結合部材3の突起がシーラント塗布ブラシ10の半径R2の穴13の内側に位置するようにシーラント塗布ブラシ10を配置する。
 作業者は、ブラシ部12がワーク表面に接触している状態で、その内周面14が結合部材3の突起に当たるようにする。作業者は、ブラシ部12をワーク表面に押し当てながら、突起接触の状態を維持して、その突起を中心にシーラント塗布ブラシ10を手で回転させる。その結果、シーラント塗布ブラシ10は偏心的に回転し、第1部材1の表面に、結合部材3を中心とした一定幅の円内に、下地シーラント4を塗布することができる。下地シーラント4が乾燥した後、作業者は、下地シーラント4が塗布された領域内の所定範囲に、隅肉シーラントを塗布する。
 偏心運動によって一定幅の円内を一気に塗布することができるため、筆状のブラシに比べて塗布作業が高速化される。更に、塗り幅が一定であるため、塗り幅を確認しながら塗布する必要が無い。
 図6は、シーラント塗布ブラシ10の動きをより詳細に示す上面図である。突起として結合部材3が描かれている。図6では結合部材3は円柱形状だが、六角柱形状などの他の形状でもよい。作業者は、内周面14が結合部材3の外周に接触するように塗布作業を行う。具体的には、作業者は、円環形状のシーラント塗布ブラシ10の中心軸Aが結合部材3の中心点Cから離れる離心方向に力を加えてシーラント塗布ブラシ10を保持すると、接触状態を維持しやすい。
 接触状態で結合部材3の中心点Cを中心としてシーラント塗布ブラシ10を回転すると、シーラント塗布ブラシ10の中心軸Aは、Cを中心として半径L1の円形の軌道P1上を運動する。すなわち中心軸Aを中心とする円環状の平面形状を有するシーラント塗布ブラシ10は、中心点Cを中心とする偏心運動を行う。その結果、シーラント塗布ブラシ10の外周面15のCから最も遠い点は、Cを中心として半径L2=L1+R3の円形の軌道P2上を運動する。
 以上の運動により、ブラシ部12は、結合部材3の外周側で且つ軌道P2の内周側の円環状の領域を覆う運動をする。その結果、一定の半径L2の内部の円環状の領域に下地シーラント4を塗布することができる。作業者は、Cから外側に向く力を加えながらシーラント塗布ブラシ10を回転させればよいため、高速且つ均一に下地シーラント4を塗布することができる。
 突起の根元付近が塗り残る場合は、シーラント塗布ブラシ10の毛先面をワーク表面に対して傾けることにより、ブラシ部12の周方向の一部のみを根元に押し付ける。この動作により、やや傾いた毛先を突起の根元付近に接触させることができる。
 シーラント塗布ブラシ10は、筆状の塗布ブラシに比べて、ワーク表面に対して傾きが小さい状態を保ちやすいため、図3に示したように毛先が倒れる状態を避けることができる。その結果、ワークの塗布面全体を均等圧力で塗布することが容易であり、下地シーラント4の密着性が向上する。更に、シーラント塗布ブラシ10の偏心運動に伴って、ブラシの毛先も偏心運動を行うため、被塗布領域の任意の点に、複数の方向から下地シーラント4を擦り込むことが可能である。そのため下地シーラント4のワーク表面に対する密着性を担保しやすい。
 塗布作業中、シーラント塗布ブラシ10の結合部材3(突起)に対する接触は、転がり接触でもすべり接触でもよい。しかしながら、作業者が支持部11を手で持ってシーラント塗布ブラシ10を動かすことを考えると、手首の可動範囲に制限があるため、シーラント塗布ブラシ10を自転させずに、突起の周りを公転させる方が容易である。この場合、シーラント塗布ブラシ10は結合部材3に対してすべり接触によって支持されながら偏心運動をする。
 図5の例では、支持部11の穴13は、z軸方向に貫通している。しかしながら、ワークの突起が低い場合には、穴13はワークの方向に開口していればよく、貫通している必要は無い。図7は、そのような非貫通の穴13a(ブラインドホール)を有するシーラント塗布ブラシ10aの一例を示す。この例では、穴13のワークに向かう側と反対側には、底16が形成されている。ワーク表面の突起が小さい場合は、このような構成を採用することができる。しかしながら、図5に示したように穴13が貫通している場合、シーラント塗布ブラシ10の厚みよりも高い突起がワーク表面に有る場合でも、その突起が貫通穴の直径よりも小さければ、その周囲に下地シーラント4を塗布することができる。
 以上の説明では、内周面14の平面形状は円形であった。しかしながら、内周面14はそれ以外のリング形状であってもよい。例えば内周面14は、楕円形や、六角形、八角形等の多角形であってもよい。内周面14がこのような形状であっても、下地シーラント4を突起まわりの円形の領域に塗布することができる。但し、塗布しやすさの点からは、内周面14は円形であることが望ましい。
 また以上の説明では、外周面15の平面形状は円形であった。しかしながら、外周面15はそれ以外の形状であってもよい。例えば内周面14が円形であり、外周面15が正方形の平面形状を有していても、下地シーラント4を円形の領域に塗布することができる。その場合、ブラシ部12の毛は、植毛面10-1を概ねすべて覆うように植毛してもよいし、内周面に沿って円環状に植毛してもよい。しかしながら、作業者ができるだけシーラント塗布ブラシ10に妨げられずにワーク表面を広く視認したい場合には、外周面15も内周面14も共に円形であるなど、外周面15が内周面14に沿っている形状(支持部11が幅の細いリング形状)であることが望ましい。
なお、この出願は、2012年11月2日に出願された日本特許出願2012-242630号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てを引用によりここに組み込む。

Claims (5)

  1.  第1方向の一方側に開口し、前記第1方向に垂直な平面形状がリング状である穴を有する支持部と、
     前記穴の周囲の前記一方側を向く側面に植毛されたブラシと
     を具備するシーラント塗布ブラシ。
  2.  請求項1に記載されたシーラント塗布ブラシであって、
     前記穴は、前記第1方向に貫通している
     シーラント塗布ブラシ。
  3.  請求項1に記載されたシーラント塗布ブラシであって、
     前記穴は、前記第1方向の他方側を閉じる底を有する
     シーラント塗布ブラシ。
  4.  請求項1から3のいずれかに記載されたシーラント塗布ブラシであって、
     前記支持部は、前記穴を内周とし、前記第1方向に沿った中心軸を有する円筒形状である
     シーラント塗布ブラシ。
  5.  請求項1から4のいずれかに記載されたシーラント塗布ブラシを用いたシーラント塗布方法であって、
     表面に突起を有するワークに対して、前記突起が前記穴の内部に配置されるように前記ブラシを前記表面に当てる工程と、
     前記穴の内周面に前記突起を接触した状態で、前記シーラント塗布ブラシを前記突起を中心として偏心的に回転することにより、シーラントを前記表面に塗布する工程と
     を具備するシーラント塗布方法。
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