JPH1110027A - 塗布装置 - Google Patents
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Abstract
きる塗布装置の提供。 【解決手段】 塗布ノズル1を備えており、塗布ノズル
1が、略半球状の第1の流路2と、その下流に接続し、
略半球状の直径方向両端から下流に向かって延びる両側
3aを有する略扇状の第2の流路3と、を有し、第2の
流路3の略扇状の放射方向の長さが両側3aで中央部3
bより長く設定されている、塗布装置。塗布ノズル1近
傍での塗布材の温度を測定し、それを塗布材の定量供給
装置の回転数にフィードバックさせる塗布装置。
Description
(たとえば、シーリング材)を塗布する塗布ノズルを備
えた塗布装置に関する。
わせ部などには、防音、防水のためにシーリング材が塗
布される。シーリング材の塗布には、たとえば、特開平
6−210226号に開示される、図10、図11に示
すような塗布ノズルを備えた塗布装置が用いられる。従
来の塗布ノズルは、先端ほど流路が狭められた円錐状の
第1の流路31と、第1の流路31に下流からつらなり
断面が略台形で厚み一定の第2の流路30とからなり、
第1の流路31から第2の流路30に段状に通路断面積
が拡がっている。第2の流路30が台形のスリットとさ
れているため、シーリング材のパターン幅が拡げられ、
第2の流路30のスリットの方向と直交方向(X方向)
に塗布ノズルを移動させることによって、幅広の塗布パ
ターンと塗膜が得られる。通常は、塗布ノズルを下方に
向けた姿勢で、ワークに対して上方からシーリング材が
塗布される。
ズルを備えた塗布装置には、塗布ノズルを上向きにして
ワークに下方から、ワークと塗布ノズルとの間に一定の
距離を維持して、シーリング材を塗布する場合、つぎの
問題がある。シーリング材をワークに届かせるために吐
出流速を上げることが必要になる。しかし、シーリング
材のような高粘度材は、図6に示すように、塗布ノズル
から吐出する時の流速が大になるにつれて、粘度が下が
り霧化されやすくなる性質を有するので、吐出流速を上
げると、シーリング材がミストになってしまい、図12
に示すように、シーリング材の塗布範囲32が目標塗布
範囲33に対して拡がり(ミストにならなければ吐出パ
ターンの拡がりはシーリング材の表面張力によって徐々
に減少していくが、ミストの場合はそのまま直進して拡
がる)、塗布すべきでない箇所34(外板、組み付け部
品取付け部など)までシーリング材が塗布されるという
問題が発生する。また、通路面積が第1の流路31から
第2の流路30に移行する部位で急激に拡がっているの
でシーリング材が乱流を生じ、図3に示すように、第2
の流路30を出た所での流速分布35がパターン幅方向
に変動し、場合によってはパターン割れを生じ、その結
果、ワークに塗布されたときシーリング材の厚みがシー
リング材幅方向に不均一になり、シール性を悪化させる
とう問題を生じる。本発明の課題は、シーリング材の非
ミスト化領域での塗布を実現でき、幅方向に安定した塗
布パターンを形成できる塗布装置を提供することにあ
る。
明は、つぎの通りである。 (1) 塗布ノズルを備え、該塗布ノズルが、略半球状
の第1の流路と、該第1の流路に下流からつらなり前記
略半球状の直径方向両端近傍から下流側に延びる両側を
有する略扇状でかつ厚みがほぼ一定の第2の流路と、を
有し、前記第2の流路の略扇状の放射方向の長さが略扇
状の両側で中央部より長く設定されている塗布装置。 (2) 先端部に前記塗布ノズルを取り付けた塗装ロボ
ットと、前記塗布ノズルに塗布材を供給する定量供給部
と、前記塗装ロボットを駆動するロボット駆動部と、前
記塗布ノズル近傍に配置され塗布材の温度を測定する温
度センサと、該温度センサによって測定された塗布材の
温度に応じて塗布材の供給量を決定して前記定量供給部
に指示する制御部と、を有する(1)記載の塗布装置。 (3) 前記制御部が、前記温度センサによって測定さ
れた塗布材の温度に応じて塗布材の供給量を決定し前記
定量供給部に指示するとともに、塗布ノズル移動速度を
決定し前記ロボット駆動部に指示する(2)記載の塗布
装置。
第2の流路を略扇状で厚み一定(スリット)としたので
第2の流路の抵抗が第2の流路の全域にわたって略均一
になり、塗布材の剪断速度を従来より均一側にさせて全
体的に低下させ、それによって速度が大になると低下す
る粘度の低下を抑え、塗布材のミスト化を抑制すること
ができる。これによって、非ミスト領域で塗布を実行で
き、ミスト化した時の塗布パターンの拡がりを防止で
き、安定した塗布パターンによる安定した塗布を実行で
きる。また、略半球状の第1の流路から略扇状の第2の
流路に移行する部位は通路断面積が拡大しないので、塗
布材の流れが乱流にならず、乱流による塗布パターンの
幅方向の流速変動が小でパターン割れが生じず、ワーク
に塗布された時の塗布材の厚みが幅方向に均一化すると
ともに安定する。また、塗布材がワークに当たった時幅
方向中央部の塗布材は両側に押しやられて塗膜の幅方向
中央部が凹状になろうとするが、第2の流路の扇状の放
射方向長さを中央部で両側より小としたので、中央部で
の流速が大になり、塗膜の幅方向中央部の凹みを抑制で
き、幅方向全体にわたってほぼ均一な厚さの塗膜を得る
ことができる。上記(2)の塗布装置では、塗布ノズル
近傍における塗布材の温度を温度センサで測定し、塗布
材の温度に応じて塗布材の供給量を決定して定量供給部
に指示し、塗布材温度に応じて塗布材の定量供給量の大
きさを変えることができるため、温度変動の影響を受け
ることが少ない塗布を実行でき、しかも塗布材の温度に
応じて塗布材圧力を制御するのに比べて制御の精度およ
び安定性を向上できる。上記(3)の塗布装置では、塗
布材の温度に応じて塗布材の塗布量および塗布ノズル移
動速度を変えることができるため、温度変動の影響を受
けることが少ない塗布を実行できる。
を示し、図7は本発明の第2実施例を示している。第1
実施例と第2実施例にわたって共通する部分には両実施
例にわたって同じ符号を付してある。まず、本発明の第
1実施例の、塗布ノズルを備えた塗布装置を、図1〜図
5を参照して説明する。
布ノズル1は、略半球状の第1の流路2と、第1の流路
2に下流からつらなり上記略半球状の直径方向両端近傍
から下流側に延びる両側3aを有する略扇状でかつ厚み
tがほぼ一定の(したがってスリット状の)第2の流路
3と、を有する。第2の流路3のほぼ扇状の断面は、外
側の弧3cと該弧の半径より小さな半径をもつ内側の弧
3dと直線状の両側3aによって囲まれた形状をもつ。
両側3aはその間隔が下流にいくに従って大となるテー
パをつけられている。また、第2の流路3の厚みtをほ
ぼ一定としたのは、第2の流路3の抵抗をほぼ均一にす
るためで、均一抵抗であれば第2の流路3は厚みtが正
確に一定でなくてよく、図3の第2の流路3を形成する
左右の側壁には若干のテーパがついていてもよいし、あ
るいは、湾曲していてもよく、その意味で厚みがほぼ一
定としてある。
長さが、略扇状の両側3aで中央部3bより長く設定さ
れている。すなわち、両側3aの各々の放射方向長さを
L1とし中央部の放射方向長さをL2とするとL1>L
2である。この場合、L2のL1に対する比、すなわち
L2/L1は0.4〜0.8の範囲に設定されることが
望ましい。これは、内側の弧3dが外側の弧3cに近づ
く方向に内側の弧3dを切り込ませることによって設定
できる。
形をなしており、球面2aを有する。第2の流路3は球
面2aで第1の流路2に開口している。第1の流路2は
円筒状の塗布材供給路4に連通している。第1の流路2
と第2の流路3は、塗布材(高粘性流体、たとえばシー
リング材)の通過に耐え得る耐摩耗性をもたせるため
に、超硬合金製の部材5に形成されている。
向の何れの姿勢で用いてもよく、いずれの姿勢をとった
場合でも、ワーク(被塗装物)との距離を約20〜10
0mmに維持して塗布を実行する。上記の塗布ノズル
は、たとえば、シーリング材塗布ロボット(塗装ロボッ
ト)の先端やハンディタイプの塗布ガンの先端に取り付
けられ、該ロボットまたはハンディタイプの塗布ガンは
塗布装置の一例を構成する。
実施例の塗布装置の塗布ノズル1を上向きにして、ワー
クに対して下方から高粘性の塗布材(たとえば、シーリ
ング材)を塗布する場合、まず、塗布材は塗布材供給路
4を通過し、略半球部の第1の流路2に充填され、つい
で略扇状の第2の流路3に流入し、第2の流路3の先端
から吐出する。
tがほぼ一定のスリットからなるので、第2の流路3の
抵抗が第2の流路3の全域にわたって略均一になり、塗
布材の剪断速度を従来(図13)より均一化させること
ができ(図13のように激しく変動したりパターン割れ
が生じない)、図4に示す如く速度パターン20が、図
13の従来の速度パターン35に比べて安定し(変動が
なだらかになり)、速度を全体的に低下させることがで
きる(同じ量を吐出させる場合速度分布不均一だと速度
の大の部分の速度は非常におおきくなってしまう)。た
だし、後に述べる理由によって中央部3bの速度を両側
3aに比べて故意に大にしてある。全体的な速度の低下
によって、速度が大になると低下する性質をもつ高粘性
流体の粘度の低下が抑えられ、粘度が下がるとミスト化
が促進するという性質をもつ塗布材のミスト化を抑制す
ることができる。図6は従来ノズルのミスト化曲線が本
発明の塗布ノズル1によって塗布材流速大側に変位し、
従来ミスト化を生じていた流速域においても本発明の
塗布ノズルではミスト化が生じないことを示している。
この流速域は上向き姿勢の塗布において必要な(それ
以下の速度だと塗布材がワークに自重で届かないで落下
するため)塗布材速度であり、従来は上向き姿勢の塗布
では必然的に塗布材のミスト化が生じていたものを、本
発明では流速域の上向き姿勢の塗布でミスト化を生じ
ないで塗布を実行できる。これによって、非ミスト領域
で塗布を実行でき、ミスト化した時の塗布パターンの拡
がり(図12の点線で示したような拡がり)を防止で
き、図5に示す如く安定した塗布パターン21による安
定した塗布を実行できる。ただし、ミスト化しない塗布
材の塗布パターン21では、塗布材の表面張力により拡
がりの度合いは徐々に減少し、塗布材が速度の大の方に
寄せられていき、塗布パターン21はカップの断面状に
なる。
の第2の流路3に移行する部位は通路断面積が拡大しな
いので、塗布材の流れが乱流にならず、乱流による塗布
パターンの幅方向の流速変動が小で、図13のようなパ
ターン割れが生じず、ワーク23に塗布された時の塗布
材22の厚みが、図5に示す如く、塗布パターンの幅方
向全域にわたって均一化するとともに安定する(凸凹し
ない)。
中央部の塗布材は両側に押しやられて塗膜22の幅方向
中央部が凹状になろうとするが、第2の流路3の扇状の
放射方向長さを中央部3bで両側3aより小としたの
で、中央部3bでの抵抗が小になって中央部3bでの流
速が大になり、塗膜22の幅方向中央部の凹みを抑制で
き、幅方向全体にわたってほぼ均一な厚さの塗膜22を
得ることができる。
図6において、塗布材の吐出流速はの範囲を使用でき
るので、従来塗布ノズルでも、本発明塗布ノズルでもミ
スト発生領域から外れ、非ミスト域で安定した塗布を実
行できる。
きにして用いることにより、たとえば、自動車の床裏お
よびタイヤハウス内などのシーリング材塗布を、車体を
逆にすることなく行うことができる。また、ワーク23
から塗布ノズル1先端を約20〜100mm離しても、
塗布材がワークに届くため、塗布時にワークと塗布ノズ
ル1が干渉するのを防止できる。
図7を参照して説明する。塗布装置は、先端(ハンド)
が任意の位置、姿勢をとることのできる塗装ロボット1
1と、塗装ロボット11の先端に取り付けられた第1実
施例で説明したと同じ塗布ノズル1と、塗布ノズル1に
塗布材供給路4を介して塗布材を定量供給する定量供給
部12(たとえば、ギアポンプ式の定量供給装置、ただ
し、定量の大きさはギアポンプを駆動するサーボモータ
の回転数を変えることにより調整可能)と、塗装ロボッ
ト11を駆動するロボット駆動部19と、塗布ノズル1
近傍に配置した塗布材の温度を測定する温度センサ13
と、温度センサ13によって測定された塗布材の温度に
応じて塗布材の供給量(吐出量)を決定して定量供給部
12へ指示し、かつ、温度センサ13によって測定され
た塗布材の温度に応じて塗布ノズル移動速度(ガンスピ
ード)を決定しロボット駆動部19へ指示する制御部1
5と、からなる。
って汲み上げられ塗布材供給路17に流入した塗布材
が、ギアポンプ12により定量づつ塗布材供給路14に
供給される。ただし、定量供給部12はサーボモーター
12aを有し、ギアポンプ12の回転数をサーボモータ
12aによって調整することにより、定量供給量の大き
さは調整できる。塗布材供給路14の途中には、余った
塗布材を塗布材タンクに戻す排出路18が設けられてい
る。塗布材の塗布が行われている間は弁によって排出路
18へは塗布材は流れない。塗布材の塗布が停止されて
いる間は、塗布材は塗布材供給路14の途中から排出路
18へ流入し塗布材タンクへ戻され、塗布材供給路1
7、14の途中までと排出路18を循環する。
図8に示すように、その温度が高い場合は、塗布により
得られる塗膜のパターン幅が大きくなるとともに塗膜厚
が薄くなり、また、温度が低い場合は、塗布により得ら
れるパターン幅が狭くなるとともに塗膜厚が厚くなる性
質を有する。制御部15には、上記のようなシーリング
材の性質に基づいて作成した、塗布材の温度に応じた塗
布材の吐出量(供給量)と、塗布材の温度に応じた塗布
ノズル移動速度の制御パターンが格納されている。した
がって、温度センサ13によって測定されたノズル付近
の塗布材の温度が制御部15に伝えられると、その温度
から塗布材の吐出量と塗布ノズルの移動速度が演算さ
れ、定量供給部12およびロボット駆動部(ロボットコ
ントローラー)19に伝えられる。また、塗装装置の機
構上、塗布材の吐出開始時の塗布圧が大きくなる場合が
あり、このとき、塗布材温度が高いと塗布開始時のパタ
ーン幅が所定値より大きくなる。そのため、制御部15
に塗布材の吐出開始時の塗布材の温度と塗布材の吐出圧
の制御パターンを格納しておき、温度センサによって測
定された塗布材の温度に応じて塗布材の吐出開始時の吐
出圧を決定して吐出圧を指示することにより、塗布開始
時のパターン幅を所定値にすることができる。
布材は図示されない塗布材タンクからポンプによって汲
み上げられ、定量供給部12のサーボモータ12aによ
って塗布材供給路14に供給される量が所定量に調整さ
れる。塗布材の供給量(吐出量)は、塗布ノズル1の近
傍に配置された温度センサ13によって測定された塗布
材の温度に応じて制御部15で決定される。そのため、
塗布材の温度変動によって塗膜のパターンが変動するお
それがあっても、塗布材の吐出量を調整することによっ
て、目的のパターンに維持できる。さらに、本発明の第
2実施例では、塗布材の温度に応じて塗布ノズル移動速
度も制御部15で決定されるため、塗布材の温度変動に
よって、塗膜厚さが変動するおそれがあっても、塗布ノ
ズル移動速度を調整することにより目的の膜厚に維持で
きる。
を行う場合、温度センサ13により測定された塗布材温
度がたとえば、25℃のときには、制御部15からの指
示により塗布材の吐出量(供給量)はA1 、塗布ノズル
移動速度はB1 に制御される。そして、温度センサ13
によって常時塗料温度を測定し、塗布材温度がたとえ
ば、28℃に上昇した場合には、制御部15から指示が
出され、塗布材の吐出量(供給量)はA2 、塗布ノズル
移動速度はB2 に補正され、フィードバック制御され
る。
例に示す塗布ノズル1が備えられているため、塗布ノズ
ル1を上方に向けても、幅方向にほぼ均一な厚さの塗膜
が得られる。そのうえ、塗布材の温度を温度センサ13
で測定しながら、その測定値に応じて、塗布材の供給量
および塗布ノズル移動速度などを制御することにより、
安定した膜厚を有する塗膜が得られる。また、ミスト化
が抑制されるので、オーバースプレーすることがなく、
塗布材の使用量も低減される。
ルの第2の流路を略扇状で厚みをほぼ一定(スリット)
としたので第2の流路の抵抗が第2の流路の全域にわた
って略均一になり、塗布材の剪断速度を従来より均一側
にさせて全体的に低下させ、それによって粘度の低下を
抑え、塗布材のミスト化を抑制することができる。これ
によって、非ミスト領域で塗布を実行でき、塗布パター
ンの拡がりを防止でき、安定した塗布パターンによる安
定した塗布を実行できる。また、略半球状の第1の流路
から略扇状の第2の流路に移行する部位は通路断面積が
拡大しないので、塗布材の流れが乱流になりにくく、乱
流による塗布パターンの幅方向の流速変動が小でパター
ン割れが生じず、ワークに塗布された時の塗布材の厚み
が幅方向に均一化するとともに安定する。また、第2の
流路の扇状の放射方向長さを中央部で両側より小とした
ので、中央部での流速が大になり、塗膜の幅方向中央部
の凹みを抑制でき、幅方向全体にわたってほぼ均一な厚
さの塗膜を得ることができる。請求項2の塗布装置によ
れば、塗布ノズル近傍における塗布材の温度を温度セン
サで測定し、塗布材の温度に応じて塗布材の供給量を決
定して定量供給部に指示し、塗布材温度に応じて塗布材
の定量供給量の大きさを変えることができるため、温度
変動の影響を受けることが少ない塗布を実行できる。請
求項3の塗布装置によれば、塗布材の温度に応じて塗布
材の塗布量および塗布ノズル移動速度を変えることがで
きるため、温度変動の影響を受けることが少ない塗布を
実行できる。
平面図である。
断面図である。
(図2の断面と直交する方向の)断面図である。
らの塗布材の吐出流速分布を示す図である。
てワークに塗布材を塗布する場合の正面図である。
(微粒化)と吐出流速との関係を示すグラフである。
る。
グラフである。
ル移動速度と塗布材温度との関係を示すグラフである。
状態の斜視図である。
布材を塗布する場合の正面図である。
布材を塗布した場合の塗布材の吐出流速分布を示す図で
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 塗布ノズルを備え、該塗布ノズルが、略
半球状の第1の流路と、該第1の流路に下流からつらな
り前記略半球状の直径方向両端近傍から下流側に延びる
両側を有する略扇状でかつ厚みがほぼ一定の第2の流路
と、を有し、前記第2の流路の略扇状の放射方向の長さ
が略扇状の両側で中央部より長く設定されている塗布装
置。 - 【請求項2】 先端部に前記塗布ノズルを取り付けた塗
装ロボットと、前記塗布ノズルに塗布材を供給する定量
供給部と、前記塗装ロボットを駆動するロボット駆動部
と、前記塗布ノズル近傍に配置され塗布材の温度を測定
する温度センサと、該温度センサによって測定された塗
布材の温度に応じて塗布材の供給量を決定して前記定量
供給部に指示する制御部と、を有する請求項1記載の塗
布装置。 - 【請求項3】 前記制御部が、前記温度センサによって
測定された塗布材の温度に応じて塗布材の供給量を決定
し前記定量供給部に指示するとともに、塗布ノズル移動
速度を決定し前記ロボット駆動部に指示する請求項2の
塗布装置。
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JP2005230641A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Honda Motor Co Ltd | 保護膜材料用塗布ノズル |
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