JP7093285B2 - シール剤吐出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、シール剤吐出装置に関する。
シール剤吐出装置は、カートリッジ内に収容されたシール剤を対象物に塗布する（特許文献１参照）。シール剤吐出装置では、カートリッジ内に収容されたシール剤を使い切った場合、新しいカートリッジに交換するようになされている。
特開２００６－１８７７５３号公報
交換可能なカートリッジは、先端にネジ溝が形成されている。そして、カートリッジを交換する際、作業者は、シール剤吐出装置のノズルまたはノズルアダプタにカートリッジをねじ込む必要がある。したがって、カートリッジの交換に手間がかかるといった問題があった。
本発明は、カートリッジの交換を容易にすることが可能なシール剤吐出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のシール剤吐出装置は、内側にネジ溝が設けられた突出部が先端に形成され、内部にシール剤が収容されたカートリッジと、前記突出部内に挿入される末端部が形成されたノズル部と、前記突出部が挿通され、前記突出部が挿通される先端方向に向かって内径が漸減する第１テーパ部を有するカートリッジ受け部と、を備える。
前記第１テーパ部は、最大内径が前記突出部の先端の外径よりも大きく、最小内径が前記突出部の先端の外径よりも小さいとよい。
前記突出部は、前記先端方向に向かって内径が漸増する第２テーパ部と、前記第２テーパ部よりも前記先端方向側であって、前記第２テーパ部と連続する第１大径部とを備え、前記ノズル部は、前記先端方向に向かって外径が漸増する第３テーパ部と、前記第３テーパ部よりも前記先端方向側であって、前記第３テーパ部と連続する第２大径部とを備えるとよい。
前記ノズル部を、移動可能に保持するノズルチャックを備えるとよい。
本発明によれば、カートリッジの交換を容易にすることが可能となる。
シール剤吐出装置の構成を説明する図である。 シールガンの構成を説明する図である。 シールガンの部分断面図である。 カートリッジ受け部、カートリッジおよびノズルアダプタの詳細な構成を説明する図である。 カートリッジの取り付けについて説明する図である。 カートリッジの取り外しについて説明する図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図１は、シール剤吐出装置１の構成を説明する図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。
図１に示すように、シール剤吐出装置１は、シールガン２、ロボットアーム３および制御装置４を含んで構成される。シールガン２は、制御装置４の制御に基づいて、対象物１００にシール剤を吐出および塗布する。なお、シールガン２の構成について、詳しくは後述する。
ロボットアーム３は、複数の関節を有し、先端にシールガン２が固定されている。ロボットアーム３は、関節にアクチュエータがそれぞれ設けられている。ロボットアーム３は、制御装置４の制御に基づいてアクチュエータを駆動することで、シールガン２を任意の位置および速度で移動させる。
制御装置４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなる。制御装置４は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することで、移動制御部１０、吐出制御部１２およびカートリッジ交換制御部１４として機能する。
移動制御部１０は、ロボットアーム３の各関節に設けられたアクチュエータの駆動制御を行う。これにより、ロボットアーム３は、シールガン２を任意の位置および速度で移動させることができる。
吐出制御部１２は、シールガン２から対象物１００に対して吐出させるシール剤の吐出量を制御する。
カートリッジ交換制御部１４は、シールガン２のカートリッジ２４（図２参照）を交換する際に、シールガン２、ロボットアーム３およびロボットハンド５（図５、図６参照）を駆動制御する。
図２は、シールガン２の構成を説明する図である。図３は、シールガン２の部分断面図である。なお、図２では、計測器３３から照射されるレーザーを一点鎖線で示している。また、図３では、断面で示している部分についてハッチングを施している。
図２および図３に示すように、シールガン２は、支持板２１、レール２２、カートリッジ受け部２３、カートリッジ２４、ノズルチャック２５、ノズルアダプタ２６、ノズル２７、アクチュエータ２８、ロッド２９、プッシャー３０および押さえプレート３１を含んで構成される。
なお、以下では、プッシャー３０が移動する方向（ノズルアダプタ２６およびノズル２７が延在する方向）を摺動方向として説明する。また、摺動方向において、プッシャー３０が押し込まれる方向（アクチュエータ２８からノズル２７に向かう方向）を先端方向とし、プッシャー３０が引き戻される方向（ノズル２７からアクチュエータ２８に向かう方向）を末端方向として説明する。
支持板２１は、摺動方向に直交する方向に延在する板状に形成されている。支持板２１の中央には、摺動方向に貫通する貫通孔２１ａが形成されている。支持板２１は、ロボットアーム３の先端に支持されている。つまり、シールガン２は、支持板２１を介してロボットアーム３に支持されている。
支持板２１の下面２１ｂには、レール２２が２つ固定されている。２つのレール２２は、支持板２１において貫通孔２１ａを挟んで対称の位置に設けられ、摺動方向に延在している。
２つのレール２２は、先端方向の端部にカートリッジ受け部２３が固定されている。カートリッジ受け部２３の中央には、摺動方向に貫通する貫通孔２３ａが形成されている。貫通孔２３ａには、カートリッジ２４が支持板２１側から挿入される。
カートリッジ２４は、円筒形状に形成されるとともに、先端部２４ａが半球状に形成されている。また、先端部２４ａの中央には、円筒形状に突出した突出部２４ｂが形成されている。
カートリッジ２４の内部には、シール剤Ｓが収容されている。また、カートリッジ２４には、プランジャ２４ｃが摺動方向に移動可能に設けられている。カートリッジ２４は、プランジャ２４ｃとともにシール剤Ｓを密閉する。シール剤Ｓは、例えば、異なる２液が混合することにより硬化する２液混合型のシール剤である。なお、本実施形態においてシールガン２は、カートリッジ２４に収容されたシール剤Ｓがなくなった場合、カートリッジ２４ごと交換するようになされている。また、カートリッジ２４は、汎用性のものを用いている。
カートリッジ受け部２３の貫通孔２３ａは、カートリッジ２４の先端部２４ａの形状に合わせて半球状に窪んだカートリッジ受け溝２３ｂが形成されている。また、カートリッジ受け溝２３ｂの中央には、先端方向に向けて第１テーパ部２３ｃが形成されている。なお、貫通孔２３ａの形状について、詳しくは後述する。
カートリッジ受け部２３の下面２３ｄには、ノズルチャック２５が固定されている。ノズルチャック２５は、摺動方向に貫通する貫通孔２５ａが形成されている。貫通孔２５ａの軸中心は、カートリッジ受け部２３の貫通孔２３ａの軸中心と同軸上に位置している。ノズルチャック２５の貫通孔２５ａには、ノズルアダプタ２６が挿通されている。
ノズルアダプタ２６は、円筒形状に形成されている。ノズルアダプタ２６における末端方向の末端部２６ａは、カートリッジ２４の突出部２４ｂ内に挿入されている。また、ノズルアダプタ２６は、摺動方向に貫通した貫通孔２６ｂが形成されている。貫通孔２６ｂは、カートリッジ２４の内部空間と連通している。なお、末端部２６ａの形状について、詳しくは後述する。
ノズルチャック２５の貫通孔２５ａの内壁面には、複数のボール溝２５ｂが形成されている。また、ノズルアダプタ２６の外周面には、ノズルチャック２５のボール溝２５ｂと対向する位置にそれぞれボール溝２６ｃが形成されている。ボール溝２６ｃは、ボール溝２５ｂよりも摺動方向に長く形成されている。ボール溝２５ｂとボール溝２６ｃとの間には、ボール２６ｄが配置されている。ノズルアダプタ２６は、ボール２６ｄを介してノズルチャック２５に、摺動方向に移動可能に支持されている。
ノズルアダプタ２６は、先端方向の端部に、ノズル２７が接続されている。ノズル２７は、摺動方向に貫通した貫通孔２７ａが形成されており、全体として円筒形状に形成されている。貫通孔２７ａは、ノズルアダプタ２６の貫通孔２６ｂと連通している。
ノズル２７は、先端方向の先端部２７ｂに、摺動方向に対して傾斜した傾斜面２７ｃを有する。また、先端部２７ｂは、先端が２つに切り欠かれたようなＶ字形状に形成されている。
支持板２１の上面２１ｃには、アクチュエータ２８が固定されている。アクチュエータ２８は、支持板２１の貫通孔２１ａに先端が挿入されるように固定されている。アクチュエータ２８の内部には、ロッド２９が摺動方向に移動可能に収容されている。アクチュエータ２８は、吐出制御部１２およびカートリッジ交換制御部１４の制御に基づいて駆動し、ロッド２９を摺動方向に移動させる。
ロッド２９の先端には、プッシャー３０が取り付けられている。プッシャー３０は、カートリッジ２４の内径よりも小さい直径の半球状に形成されている。プッシャー３０は、ロッド２９の移動に伴って、カートリッジ２４のプランジャ２４ｃを先端方向に押圧する。
また、プッシャー３０の内部には、先端側（プランジャ２４ｃ側）に連通した空間が形成されている。プッシャー３０は、内部に形成された空間が不図示の真空ポンプに接続されている。プッシャー３０は、真空ポンプが駆動することにより、プランジャ２４ｃを吸引可能である。
２つのレール２２は、押さえプレート３１に挿通されている。押さえプレート３１は、摺動方向に直交する方向に延在する板状に形成されている。押さえプレート３１は、レール２２が挿通される貫通孔３１ａが形成されており、レール２２に沿って移動可能である。また、押さえプレート３１は、プッシャー３０の外径よりも大きく、かつ、カートリッジ２４の外径よりも小さい直径を有する貫通孔３１ｂが摺動方向に沿って形成されている。
押さえプレート３１は、不図示のアクチュエータを介して制御装置４に移動制御され、先端方向に移動することで、カートリッジ２４をカートリッジ受け部２３とともに挟持する。
このような構成でなるシールガン２は、吐出制御部１２の制御に基づいてプッシャー３０が先端方向に移動されると、カートリッジ２４の内部に収容されたシール剤Ｓがプランジャ２４ｃを介して押圧される。そうすると、シール剤Ｓは、プッシャー３０による押圧力によって、貫通孔２６ｂおよび貫通孔２７ａを通って、ノズル２７の先端部２７ｂから対象物１００に対して吐出、塗布される。
また、シールガン２には、計測器支持部３２、計測器３３およびノズル支持部３４が設けられている。計測器支持部３２は、カートリッジ受け部２３の先端方向側に固定されている。計測器支持部３２の先端には、計測器３３が固定されている。
計測器３３は、レーザーを発射するとともに、発射したレーザーを受光することで、レーザーが反射した位置までの距離が計測可能な測距センサである。計測器３３は、ノズル２７の先端部２７ｂ、より詳しくは、ノズル２７から吐出されたシール剤Ｓに向けてレーザーを照射する。
また、計測器３３は、制御装置４に接続されており、計測結果を制御装置４に出力する。制御装置４（吐出制御部１２、図１参照）は、ノズル２７から吐出されたシール剤Ｓまでの距離を受信することにより、シール剤Ｓの吐出量を把握可能である。
ノズル支持部３４は、一端が計測器支持部３２に固定されているとともに、他端がノズル２７に係止されている。これにより、ノズル支持部３４は、ノズル２７を保持する。
図４は、カートリッジ受け部２３、カートリッジ２４およびノズルアダプタ２６の詳細な構成を説明する図である。なお、図４においては、カートリッジ受け部２３、カートリッジ２４およびノズルアダプタ２６の一部を拡大して示している。
図４に示すように、カートリッジ２４の突出部２４ｂは、摺動方向において先端方向に向かって外径が漸減するテーパ形状に形成されている。また、突出部２４ｂは、摺動方向に貫通した内部（内側）が第２テーパ部２４ｄと第１大径部２４ｅとに分かれている。
第２テーパ部２４ｄは、摺動方向において先端方向に向かって内径が漸増しており、ネジ溝が形成されている。第１大径部２４ｅは、第２テーパ部２４ｄよりも先端方向側であって、第２テーパ部２４ｄと連続するように形成されている。
第１大径部２４ｅは、第２テーパ部２４ｄにおける第１大径部２４ｅと連続する位置での内径よりも大きい内径となるように形成されている。第１大径部２４ｅは、摺動方向に亘って同一の直径に形成されている。
ノズルアダプタ２６の末端部２６ａは、第３テーパ部２６ｅと第２大径部２６ｆとに分かれている。第３テーパ部２６ｅは、摺動方向において末端方向に向かって外径が漸減している。なお、第３テーパ部２６ｅのテーパ角度は、カートリッジ２４の第２テーパ部２４ｄのテーパ角度と同一または略同一である。
第３テーパ部２６ｅにおける最も末端方向の端部の外径は、第２テーパ部２４ｄにおいて最も小さい内径よりも小さい。また、第３テーパ部２６ｅにおける最も先端方向側の端部の外径は、第２テーパ部２４ｄにおいて最も大きい内径よりも大きい。したがって、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６に挿入される際に、カートリッジ２４の第２テーパ部２４ｄがノズルアダプタ２６の第３テーパ部２６ｅに当接することになる。これにより、シールガン２では、カートリッジ２４をねじ込む必要がなく、カートリッジ２４の交換を容易に行うことができる。また、カートリッジ２４をねじ込まなくても、シール剤Ｓを吐出する際に、カートリッジ２４とノズルアダプタ２６との間でシール剤Ｓが漏れてしまうことを抑制することができる。
第２大径部２６ｆは、第３テーパ部２６ｅにおける第２大径部２６ｆと連続する位置での外径よりも大きい外径となるように形成されている。また、第２大径部２６ｆは、カートリッジ２４の第１大径部２４ｅの内径と同一または略同一の外径に形成されている。第２大径部２６ｆは、摺動方向に亘って同一の直径に形成されている。したがって、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６に挿入される際に、カートリッジ２４の第１大径部２４ｅがノズルアダプタ２６の第２大径部２６ｆに当接することになる。これにより、シールガン２では、カートリッジ２４をねじ込まなくても、シール剤Ｓを吐出する際に、カートリッジ２４とノズルアダプタ２６との間でシール剤Ｓが漏れてしまうことを抑制することができる。
カートリッジ受け部２３の第１テーパ部２３ｃは、摺動方向において先端方向に向かって内径が漸減している。また、第１テーパ部２３ｃにおける末端方向側の端部の内径（最大内径）は、カートリッジ２４の突出部２４ｂの先端方向側の端部の外径よりも大きい。また、第１テーパ部２３ｃにおける先端方向側の端部の内径（最小内径）は、カートリッジ２４の突出部２４ｂの先端方向側の端部の外径よりも小さい。したがって、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６に挿入される際に、カートリッジ２４の突出部２４ｂは、カートリッジ受け部２３の第１テーパ部２３ｃに当接し、径方向内側に向かう力が作用する。これにより、カートリッジ２４の第１大径部２４ｅがノズルアダプタ２６の第２大径部２６ｆに押し付けられることになり、カートリッジ２４とノズルアダプタ２６との間でシール剤Ｓが漏れてしまうことをさらに抑制することができる。
次に、カートリッジ２４の取り付け、および、取り外しについて説明する。図５は、カートリッジ２４の取り付けについて説明する図である。上記したように、シールガン２では、カートリッジ交換制御部１４（図１参照）の制御に基づいて、カートリッジ２４が取り付けられる。
具体的には、図５（ａ）に示すように、カートリッジ交換制御部１４は、ロボットハンド５によってカートリッジ２４を保持させる。そして、カートリッジ交換制御部１４は、ロボットハンド５を制御し、カートリッジ２４の突出部２４ｂをノズルアダプタ２６の末端部２６ａに差し込む。なお、ここでは、カートリッジ２４の突出部２４ｂの一部がノズルアダプタ２６の末端部２６ａに差し込まれる程度である。
その後、カートリッジ交換制御部１４は、図５（ｂ）に示すように、ロボットハンド５の保持力を弱めるとともに、押さえプレート３１を先端方向側に移動させる。このとき、ロボットハンド５の保持力が弱められていることにより、カートリッジ２４はロボットハンド５に対して滑るようにして移動する。そして、図５（ｃ）に示すように、押さえプレート３１の押し込み力によって、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６に差し込まれる。
その後、カートリッジ交換制御部１４は、ロボットハンド５をカートリッジ２４から離すことにより、カートリッジの取り付けを終了する。
図６は、カートリッジ２４の取り外しについて説明する図である。上記したように、シールガン２では、カートリッジ交換制御部１４の制御に基づいて、カートリッジ２４が取り外される。
具体的には、図６（ａ）に示すように、カートリッジ交換制御部１４は、まず、押さえプレート３１を末端方向側に移動させる。そして、カートリッジ交換制御部１４は、図６（ｂ）に示すように、ノズルアダプタ２６の突起部２６ｇにロボットハンド５を引っ掛け、ロボットハンド５を末端方向側に移動させる。そうすると、ノズルアダプタ２６とともにカートリッジ２４が末端方向側に移動し、カートリッジ受け部２３に対してカートリッジ２４が離隔する。なお、この段階では、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６にはめ込まれた状態のままである。
その後、カートリッジ交換制御部１４は、図６（ｃ）に示すように、ロボットハンド５によってカートリッジ２４を保持させる。そして、カートリッジ交換制御部１４は、プランジャ２４ｃの内部空間に接続された真空ポンプを駆動させた後、アクチュエータ２８を駆動させてプッシャー３０を末端方向側に移動させる。これにより、カートリッジ２４がノズルアダプタ２６から外される。
その後、カートリッジ交換制御部１４は、図６（ｄ）に示すように、真空ポンプを停止させ、アクチュエータ２８を駆動させてプッシャー３０を末端方向側にさらに移動させ、カートリッジ２４の取り外しを終了する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
なお、上記実施形態において、ノズルアダプタ２６およびノズル２７が別体として設けられるようにした場合について説明した。しかしながら、ノズルアダプタ２６およびノズル２７はノズル部として一体に形成されていてもよい。
本発明は、シール剤吐出装置に利用できる。
１ シール剤吐出装置
２４ カートリッジ
２６ ノズルアダプタ（ノズル部）
２７ ノズル（ノズル部）

Claims (4)

  1. 内側にネジ溝が設けられた突出部が先端に形成され、内部にシール剤が収容されたカートリッジと、
    前記突出部内に挿入される末端部が形成されたノズル部と、
    前記突出部が挿通され、前記突出部が挿通される先端方向に向かって内径が漸減する第１テーパ部を有するカートリッジ受け部と、
    を備えるシール剤吐出装置。
  2. 前記第１テーパ部は、
    最大内径が前記突出部の先端の外径よりも大きく、最小内径が前記突出部の先端の外径よりも小さい請求項１に記載のシール剤吐出装置。
  3. 前記突出部は、
    前記先端方向に向かって内径が漸増する第２テーパ部と、前記第２テーパ部よりも前記先端方向側であって、前記第２テーパ部と連続する第１大径部とを備え、
    前記ノズル部は、
    前記先端方向に向かって外径が漸増する第３テーパ部と、前記第３テーパ部よりも前記先端方向側であって、前記第３テーパ部と連続する第２大径部とを備える請求項１または２に記載のシール剤吐出装置。
  4. 前記ノズル部を、移動可能に保持するノズルチャックを備える請求項１から３のいずれか１項に記載のシール剤吐出装置。
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