JP2013071068A - 高粘度流体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布作業中におけるノズルとワークとの接触を検知し、これに起因して生じる塗布不良を可及的に回避する。
【解決手段】本発明に係る高粘度流体塗布装置は、高粘度流体を吐出可能なノズル１２を少なくとも具備する。ノズル１２は、筒部１６と、筒部１６の内周に配設され筒部１６の吐出側１６ａとの間に隙間１７を形成する隙間形成部１８と、絶縁体１９を介して筒部１６と隙間形成部１８とを連結する連結部２０とで構成され、筒部１６と隙間形成部１８との間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段１４をさらに具備したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、シーラーや接着剤などの高粘度流体をノズルから吐出してワークの所定位置に塗布するための高粘度流体塗布装置に関し、特にノズルとワークとの接触を検出可能な構造を具備した塗布装置に関する。

例えば自動車のドアを構成するパネル部材は、アウタパネルとインナパネルとを重ね合せ、アウタパネルの周縁部をへミング加工と呼ばれる曲げ加工で折り返してこれら内外のパネルを一体化することで成形される。この場合、へム部と呼ばれる折り返し部では、雨水等の侵入を防ぐ目的で、へミング加工の前後何れかの段階で折り返し部（もしくは折り返し部となる領域）にシーラーを塗布するようにしている。

この種の塗布作業は、通常、ノズルを保持可能な多軸ロボットアームを用いて行われるが、その際には、ロボットアームで保持したノズルがシーラーの塗布予定領域上を正確に移動可能なように、予めティーチングと呼ばれる作業が行われる。この作業により、ノズル先端とワークとの距離を一定に保つようにしている。

ここで、ノズル先端とワークとの距離を適正に制御するための手段として、例えば下記特許文献１には、シーラーを吐出可能なノズルと平行に伸びるガイドプレートの先端にガイドチップを設けると共に、このガイドチップのうち所要幅の導電体部分がワークの端縁と当接した際の通電の有無を検出し、この検出信号によってワークに対するノズルのＸ軸
（長手方向軸）方向の距離を適正に制御するコントローラを設けたシーラー塗布装置が開示されている。

実開平７−３１１６６号公報

ところで、安定した塗布状態（シーラーの塗布幅、塗布面積、塗布厚み等）を得るためには、ノズルをなるべくワークに近づける必要があるが、あまり近づけ過ぎると、ワーク寸法やワークのセット位置のばらつきによりノズルとワークとが接触して、ノズルが変形する等の損傷を被るおそれが生じる。これでは、たとえ事前にティーチングを行い、ノズルに対して設定通りの動作を行わせたとしても、所定品質の塗布作業を安定して実施することは難しい。

上記特許文献１に記載の塗布装置は、ワークの端縁にガイドチップの導電体部分を当接させ、この当接位置を基準としてノズルとワークとの距離制御を図るものであるから、ワークの端縁と、塗布対象となるワーク表面との位置関係が設計通りの関係と異なる場合（例えば端縁が所定位置よりも上方に位置している等）には対応できない。また、この場合には、ノズルの先端に変形や破損が生じたことを検知できないので、ノズルの先端が変形したままの状態で塗布作業を続けることになり、塗布不良を招くおそれがある。これでは、シーラーの拭き取り作業や塗布し直す作業が更に必要となり、工数の増加を招く。

上述の問題は何もシーラーの塗布作業に限ったことではなく、例えば接着剤など、高粘度の流体をワークの表面に正確かつ安定して塗布しようとする場合においても上記と同様の問題が懸念される。

以上の事情に鑑み、塗布作業中におけるノズルとワークとの接触を検知し、これに起因して生じる塗布不良を可及的に回避することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る高粘度流体塗布装置により達成される。すなわち、この塗布装置は、高粘度流体を吐出可能なノズルを具備した高粘度流体塗布装置において、ノズルは、筒部と、筒部の内周に配設され筒部の吐出側との間に隙間を形成する隙間形成部と、絶縁体を介して筒部と隙間形成部とを連結する連結部とで構成され、筒部と隙間形成部との間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段をさらに具備した点をもって特徴付けられる。

本発明に係る塗布装置は、筒部と、筒部の内周に配設され筒部の吐出側との間に隙間を形成する隙間形成部と、絶縁体を介して筒部と隙間形成部とを連結する連結部とでノズルを構成すると共に、これら筒部と隙間形成部との間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段を具備することを特徴とする。この構成に係る塗布装置によれば、正常にノズルから高粘度流体を塗布しているとき、すなわちノズルの主に吐出側外部を構成する筒部がワークと接触していないとき、ノズルの吐出側で筒部と隙間形成部との間に形成された隙間が維持される。また、筒部と隙間形成部とは絶縁体を介して連結されているので、この際に電気抵抗検出手段により検出される両部の間の電気抵抗は非常に大きい。これに対して、ノズルに異常が発生したとき、すなわち筒部がワークと接触して変形したとき、その変形の程度によっては、筒部の吐出側が隙間形成部と接触する。この際、電気抵抗検出手段で検出される筒部と隙間形成部との間の電気抵抗は正常時に比べて小さくなる。従って、上記電気抵抗の値をモニタリングすることでノズル（筒部）の変形の有無を目視によらず確実に判別することができる。また、電気抵抗の値のモニタリングは塗布作業中であっても容易に行うことができるので、当該塗布作業中にモニタリングを行うことで異常発生時（ノズルの筒部に変形が生じたとき）に塗布作業を停止することが可能となる。これによりノズルが変形したままの状態で塗布作業を続けることによる塗布不良の発生を回避することができるので、塗布品質の低下を防ぐと共に、塗布のやり直し等無駄な作業を減らして作業効率の改善を図ることが可能となる。

また、本発明に係る高粘度流体塗布装置は、電気抵抗検出手段によって検出される電気抵抗の値に基づき、高粘度流体の吐出動作を制御する制御手段をさらに具備したものであってもよい。また、この場合、制御手段は、筒部の変形により筒部と隙間形成部とが接触した際に電気抵抗検出手段によって検出される電気抵抗の値が、予め設定したしきい値を下回った場合、高粘度流体の吐出動作を停止するようにしたものであってもよい。

上記構成の制御手段を設けるようにすれば、作業者が常時モニタリングを行わなくても、ノズルの異常発生時（変形時）には、自動的に塗布作業を停止することができる。また、電気抵抗の変化に基づくノズル変形の有無の判別に際して、一定の判定基準（しきい値）を定めておくことで、常に一定の基準の下でノズル変形の有無を判別することができる。これにより、制御手段の信頼性が向上する。

以上のように、本発明によれば、塗布作業中におけるノズルとワークとの接触を検知し、これに起因して生じる塗布不良を可及的に回避することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る高粘度流体塗布装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す塗布装置のノズルを吐出口の側から見た側面図である。 図２に示すノズルのＡ−Ａ断面図である。 ノズル先端がワークに接触して変形した際の本発明に係る塗布装置の作用を説明するための断面図である。 図１に示す塗布装置を用いてシーラーを塗布した際のシーラーの挙動を説明するための要部斜視図である。 図１に示す塗布装置を用いてシーラーを塗布した際のシーラーの挙動を説明するための要部斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る塗布装置の要部断面図である。

以下、本発明に係る高粘度流体塗布装置の一実施形態を図１〜図６に基づき説明する。この実施形態では、高粘度流体としてのシーラーを自動車用ドアのアウタパネル周端部に塗布する場合を例に取って説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る高粘度流体塗布装置１０の全体構成を示す斜視図である。同図に示すように、この塗布装置１０は、高粘度流体としてのシーラーを供給可能なシーラー供給部１１と、シーラー供給部１１から供給されたシーラーを吐出可能なノズル１２と、ノズル１２を保持して、ノズル１２の先端を所定位置に移動操作可能なロボットアーム１３と、後述するノズル１２の所定位置に接続され、接続２箇所間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段１４、及び電気抵抗検出手段１４で検出された電気抵抗の値に基づき、シーラー供給部１１及びロボットアーム１３の動作を制御する制御手段１５とを具備する。以下、本発明に関連の深いノズル１２を中心にその構造及び使用態様を説明する。

ノズル１２は、図２及び図３に示すように、筒部１６と、筒部１６の内周に配設され筒部１６の吐出側１６ａとの間に隙間１７を形成する隙間形成部１８と、絶縁体１９を介して筒部１６と隙間形成部１８とを連結する連結部２０とで構成される。この実施形態では、筒部１６は円筒状をなす。また、図３に示すように、隙間形成部１８は略柱状をなすもので、その一部吐出側を筒部１６の内周に挿入している。この場合、筒部１６の吐出側１６ａと隙間形成部１８のとの間に形成される隙間１７は円環状をなし、全周で一定の幅方向寸法を有する。なお、上記隙間１７の大きさは、例えばロボットアーム１３により行われるノズル１２の移動操作中にノズル１２の先端がワークと接触することによって生じる筒部１６の変形の程度を見越して、適当な大きさに設定される。

連結部２０は、この実施形態では、筒部１６の基端側内周に設けられた嵌合部２０ａと、隙間形成部１８の基端側外周に設けられた嵌合部２０ｂとを嵌め合わせることで形成される。この実施形態では、図３に示すように、予め雌ねじ部と雄ねじ部とからなる嵌合部２０ａ，２０ｂの何れか一方に樹脂等の絶縁体１９を塗布等により形成した後、両嵌合部２０ａ，２０ｂを嵌合することにより、連結部２０が形成され、筒部１６と隙間形成部１８とが絶縁体１９を介して連結される。このようにアセンブリがなされた段階では、筒部１６と隙間形成部１８とは絶縁体１９を介してのみ当接しているので、電気的に絶縁された状態にある。この場合、筒部１６と隙間形成部１８は、後述する理由から、ともに導電性材料（例えば金属）で別体に形成される。

また、この実施形態では、隙間形成部１８にシーラーの導入路２１が形成されており、その基端側にシーラー供給部１１が接続されている（図１を参照）。導入路２１の吐出側端部は隙間形成部１８の外周に開口している。加えて、この実施形態では、筒部１６と隙間形成部１８との間の隙間１７の吐出側端部で吐出口２２が形成されるので、シーラー供給部１１からノズル１２へと供給されたシーラーは、導入路２１、更には隙間１７を通過して、吐出口２２からノズル１２外部へと吐出されるようになっている。なお、隙間形成部１８の外周面のうち導入路２１の開口部２１ａよりも軸方向吐出側には、吐出側に向けて拡径する拡径面１８ａが形成されており、この拡径面１８ａは、筒部１６の吐出側１６ａと隙間形成部１８との間に形成される隙間１７へとシーラーを案内する役割を果たす。

電気抵抗検出手段１４は、ノズル１２の主に吐出側外部を構成する筒部１６と、筒部１６の吐出側内周に配設される隙間形成部１８とに電気的に接続される。この実施形態では、図３に示すように、筒部１６の外周面と、隙間形成部１８のうちノズル１２の外周面を構成する基端側の外周面（筒部１６に覆われていない面）とに電気抵抗検出手段１４が電気的に接続されている。そして、このように接続した状態で通電することにより、筒部１６と隙間形成部１８との間の電気抵抗を検出可能としている。

制御手段１５は、電気抵抗検出手段１４に電気的に接続され、電気抵抗検出手段１４で検出した電気抵抗の値に基づき、シーラー供給部１１に対してシーラー供給動作の実行もしくは停止を指示可能としている。また、ロボットアーム１３に対してノズル１２の移動操作の実行もしくは停止を指示可能としている。具体的には、予め検出される電気信号の値に関するしきい値を定めておき、実際に検出された電気抵抗の値が上記しきい値以上であればシーラー供給部１１に対してシーラーの供給動作の実行指示を行うと共に、ロボットアーム１３に対してノズル１２の移動操作の実行指示を行うようになっている。また、実際に検出された電気抵抗の値が上記しきい値未満である場合、シーラー供給部１１に対してシーラーの供給動作を停止する指示を行うと共に、ロボットアーム１３に対してノズル１２の移動操作を停止する指示を行うようになっている。

以下、上記構成の高粘度流体塗布装置１０を用いてシーラーを塗布した際のノズルの挙動及びノズルがワークに接触した際の高粘度流体塗布装置１０の作用を説明する。

まず、図示は省略するが、ノズル１２がワーク表面の塗布予定領域から所定の距離を隔てて配置され、シーラー供給部１１から供給されたシーラーがノズル１２の吐出口２２を介して吐出されている場合、ノズル１２の主に吐出側外部を構成する筒部１６はワークと接触することが無いので、図３に示すように、ノズル１２の吐出側では筒部１６と隙間形成部１８とに間に形成された円筒状の隙間１７が維持される。従って、この状態では、絶縁体１９を介して連結される部分（連結部２０）を除いて、筒部１６と隙間形成部１８とは非接触の状態にあり、この際に電気抵抗検出手段１４で検出される筒部１６と隙間形成部１８との間の電気抵抗の値は非常に大きい。これにより、制御手段１５では、検出した電気抵抗の値が予め定めておいたしきい値よりも大きいと判断し、シーラー供給部１１とロボットアーム１３とに引き続き所定動作の続行を指示する。

一方、図示は省略するが、ワークの厚み寸法や形状精度（平面度等）のばらつき若しくはワークのセット位置のばらつき等により、ノズル１２がワークに接触して、筒部１６の吐出側１６ａが曲がり或いは折れる等の変形を生じた場合、図４に示すように、筒部１６の吐出側１６ａの円周方向の一部が隙間形成部１８と接触することがある。この場合、接触領域を介して筒部１６と隙間形成部１８、及び電気抵抗検出手段１４との間で通電回路が形成されることから、検出された電気抵抗の値は非常に小さくなる。ここで、制御手段１５において、上記検出された電気抵抗の値が上記しきい値以下である場合には、シーラー供給部１１に対してシーラーの供給動作を停止する指示を送ると共に、ロボットアーム１３に対してノズル１２の移動操作を停止する指示を送る。これにより、ノズル１２先端が変形若しくは破損した状態でのシーラーのワーク表面への塗布作業が停止される。

このように、本発明に係る塗布装置１０であれば、筒部１６と隙間形成部１８との間の電気抵抗の値をモニタリングすることで、ノズル１２（筒部１６）の変形の有無を目視によらず確実に判別することができる。また、電気抵抗検出手段１４に制御手段１５を接続して、制御手段１５によりシーラー供給部１１とロボットアーム１３の動作をそれぞれ制御するようにしたので、電気抵抗の値を塗布作業中であっても容易にモニタリングすることができ、かつ異常発生時（ノズル１２の筒部１６に変形が生じたとき）には塗布作業を自動的かつ早急に停止することが可能となる。これによりノズル１２が変形したままの状態で塗布作業を続けることによる塗布不良の発生を回避することができるので、塗布品質の低下を防ぐと共に、塗布のやり直し等無駄な作業を減らして作業効率の改善を図ることが可能となる。

また、この実施形態では、筒部１６と隙間形成部１８との間に設けた筒状の隙間１７でもってノズル１２の吐出口２２を形成するようにしたので、上記構成の高粘度流体塗布装置１０を用いてシーラーを塗布した場合、ノズル１２外部へと吐出されたシーラーは、以下の如き挙動を示す。まず、図１及び図３に示すように、高粘度流体塗布装置１０のノズル１２を塗布対象となるワークＷの表面に対して所定角度θ（＜９０°）傾けた状態で、シーラー供給部１１よりノズル１２に向けてシーラーを供給する。これにより、ノズル１２内部に供給されたシーラーは、隙間形成部１８に設けた導入路２１を通って開口部２１ａより筒部１６の内周空間へと導入され、この内周空間と連通する隙間１７に至った後、隙間１７の吐出側端部に位置する吐出口２２を介して外部空間へと吐出される。このようにしてノズル１２から吐出された直後のシーラーＳは、図５に示すように隙間１７の断面形状に準じた形状であって、中央に空洞部Ｓａを有した形状（いわゆる円筒形状）を呈している。そして、吐出直後は筒状（中空状）をなすシーラーＳは、吐出して一定時間の経過後には、図６に示すように、その自重で潰れて、ワークＷの塗布面上に平らにかつ吐出直後よりも幅方向に広がった状態となる。すなわち、吐出して一定時間が経過した後のシーラーＳ’はその自重で潰れることで偏平状となり、ワークＷの表面上に平らにかつ幅広く塗布された状態となる。

このように、ノズル１２の吐出口２２を筒状をなす隙間１７の吐出側端部で形成することで、ノズル１２先端がどのような方向を向いていたとしても、常に幅寸法が一定のシーラーＳ’をワークＷの表面に塗布することができる。従って、例えば図示は省略するが、シーラーの塗布方向（シーラー塗布中のノズル１２の移動方向）を途中で変更する場合であっても、ノズル１２先端の向きを変えることなく、常に一定の幅寸法を有し平らな形状のシーラーＳ’をワークＷの所定表面に塗布することが可能となる。よって、ロボットアーム１３を用いてアウタパネルの周端部にシーラーを塗布する場合、ノズル１２の向きを一定に保った状態で３６０度の周回塗布が可能となり、上記塗布作業を簡易かつ短時間で行うことができる。また、ティーチング時におけるロボットアーム１３の動作設定を容易に行うことができるので、塗布準備（ティーチング）に要する時間を短くすることができる。また、塗布作業時にノズル１２に要求される動作は単純なもので足りるので、比較的安価な汎用のロボットアームを使用することができる。これにより、シーラーをワークＷの表面に正確に塗布しつつも設備コストの高騰を抑えることが可能となる。

以上、本発明に係る高粘度流体塗布装置の一実施形態を説明したが、この塗布装置は、上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採ることが可能である。

例えば図７はその一例を示すもので、この実施形態に係る高粘度流体塗布装置は、ノズル３２の吐出口３４を隙間形成部３８の吐出側端部に形成することで、筒部３６の吐出側３６ａと隙間形成部３８との間に形成される隙間３７の吐出側開口とは別に吐出口３４を設けた点で図１に示す形態の高粘度流体塗布装置１０（のノズル１２）と相違する。

詳述すると、筒部３６の内周基端側には、シーラー供給部１１から供給されたシーラーをノズル１２内部に導入するための導入孔３６ｂが形成されると共に、導入孔３６ｂの吐出側には、導入孔３６ｂより大径をなし内周に隙間形成部３８を収容可能な収容孔３６ｃが導入孔３６ｂと連続して形成されている。そして、この収容孔３６ｃの基端側には連結部２０を構成する嵌合部２０ａが形成されており、収容孔３６ｃに収容した隙間形成部３８をその外周に設けた嵌合部２０ｂにねじ嵌合することにより、筒部３６と隙間形成部３８とが連結される。この場合、図７に示すように、嵌合部２０ａ，２０ｂ間に絶縁体１９が介在すると共に、収容孔３６ｃの底面（導入孔３６ｂと収容孔３６ｃとの段差をなす面）に当接させる形で、筒部３６と隙間形成部３８との軸方向間に絶縁体からなるリング部材３３が介設されている。また、筒部３６には、筒部３６を半径方向に貫通し収容孔３６ｃと連通する半径方向穴３６ｄが形成されており、この半径方向穴３６ｄを介して、電気抵抗検出手段１４が隙間形成部３８に接続されると共に、筒部３６に接続される。これにより、筒部３６と、筒部３６の内周に配した隙間形成部３８とは、絶縁体１９（リング部材３３）を介してのみ連結され、他の箇所では隙間３７が形成されるなど非接触の状態にある。一方、シーラー供給部１１からノズル１２内部へと供給されたシーラーは、筒部３６の導入孔３６ｂ、リング部材３３の中央に設けた孔３３ａ、及び隙間形成部３８の中心に沿って設けた導出路３８ａを通って、導出路３８ａの吐出側端部に形成される吐出口３４からノズル１２外部へ吐出されるようになっている。

従って、この実施形態に係る構造のノズル３２を具備した高粘度流体塗布装置によれば、既述した実施形態と同様、ノズル３２がワークに接触して、筒部３６の吐出側３６ａが曲がり或いは折れる等の変形を生じた場合、筒部３６の吐出側１６ａと隙間形成部３８との接触を電気抵抗検出手段１４及び制御手段１５により自動的に検知することができる。よって、ノズル３２（筒部３６）の変形の有無を目視によらず確実に判別することができる。また、電気抵抗の値を塗布作業中であってもモニタリングすることができることで、異常発生時（ノズル３２の筒部３６に変形が生じたとき）には塗布作業を自動的かつ早急に停止することが可能となる。

また、図３に示すように、隙間１７の一部（吐出側端部）を吐出口２２とした場合には、吐出口２２の形状がある程度限定される（導電性の観点から全周にわたってつながっている必要がある）のに対し、図７に示す構成であれば、隙間１７形状の制約を受けることなく自由に吐出口３４の形状を定めることができる。

また、上記実施形態では、制御手段１５において、電気抵抗検出手段１４により検出された電気抵抗の値が上記しきい値以下と判断した場合に、シーラー供給部１１に対してシーラーの供給動作を停止する指示を送ると共に、ロボットアーム１３に対してノズル１２の移動操作を停止する指示を送るようにした場合を例示したが、これ以外の指示を送るようにしてもよい、すなわち、電気抵抗検出手段１４により検出された電気抵抗の値が上記しきい値以下と判断した場合、制御手段１５は、ノズル１２を所定量だけ上昇させて、ワークとの接触を回避した状態でシーラーの塗布作業を再開するようシーラー供給部１１とロボットアーム１３とに指示を送るように制御することも可能である。

また、以上の実施形態では、隙間１７（３７）の断面形状を真円筒状とした場合を例示したが、もちろん、これ以外の形状を取ることも可能である。連結部２０以外で筒部１６（３６）と隙間形成部１８（３８）とが非接触の状態を保てるよう、両部１６，１８（３６，３８）の間に所定の隙間１７（３７）が形成される限りにおいて、任意の形状を取ることが可能である。

また、上記実施形態では、高粘度流体としてのシーラーを自動車用ドアのアウタパネル周端部に塗布する場合を例にとって説明を行ったが、本発明は、上記以外の塗布作業にも適用することが可能である。すなわち、接着剤などのシーラー以外の高粘度流体を塗布する場合にも本発明を適用することができ、また、自動車用ドアのアウタパネルの周端部以外の領域にも本発明に係る塗布装置を使用して高粘度流体を塗布することができる。

また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。

１０ 高粘度流体塗布装置
１１ シーラー供給部
１２，３２ ノズル
１３ ロボットアーム
１４ 電気抵抗検出手段
１５ 制御手段
１６，３６ 筒部
１６ａ，３６ａ 吐出側
１７，３７ 隙間
１８，３８ 隙間形成部
１８ａ 拡径面
１９ 絶縁体
２０ 連結部
２０ａ，２０ｂ 嵌合部
２１ 導入路
２１ａ 開口部
２２，３４ 吐出口
３３ リング部材（絶縁体）
３３ａ 孔
３６ｂ 導入孔
３６ｃ 収容孔
３６ｄ 半径方向穴
３８ａ 導出路
Ｓ シーラー（吐出直後）
Ｓａ 空洞部
Ｓ’ シーラー（一定時間の経過後）
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 高粘度流体を吐出可能なノズルを具備した高粘度流体塗布装置において、
   前記ノズルは、筒部と、該筒部の内周に配設され前記筒部の吐出側との間に隙間を形成する隙間形成部と、絶縁体を介して前記筒部と前記隙間形成部とを連結する連結部とで構成され、
   前記筒部と前記隙間形成部との間の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段をさらに具備したことを特徴とする高粘度流体塗布装置。

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