WO2014054662A1

WO2014054662A1 - 吐出システム

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Publication number: WO2014054662A1
Application number: PCT/JP2013/076750
Authority: WO
Inventors: 雄介田中
Original assignee: 兵神装備株式会社
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2014-04-10
Also published as: JP5994048B2; KR20180112096A; KR102193078B1; KR20150063532A; CN104703712A; KR102123751B1; CN104703712B; DE112013004833B4; KR20180112095A; DE112013004833T5; KR102134084B1; US20150251208A1; JP2014069166A

Abstract

　吐出装置に対する流動体充填のために吐出装置と充填装置とを接続する際に、流動体内への空気の混入を抑制し、空気混入に伴う吐出不良を抑制する。　吐出システム(10)は、吐出用の流動体を充填して吐出させることが可能な吐出装置(20)と、吐出装置(20)に対して流動体を充填する充填装置(100)と、吐出装置(20)及び充填装置(100)を分離可能に接続する接続装置(140)と、密閉空間(135)を形成する密閉空間形成体(132)と、密閉空間(135)内を負圧状態にする減圧装置(148)とを有する。　吐出システム(10)は、減圧装置(148)により負圧状態とされた密閉空間(135)内において、吐出装置(20)と充填装置(100)とを接続する接続動作を実行可能である。

Description

吐出システム

　本発明は、自動車組立工場等においてシール剤や接着剤等の流動体を各種部品に塗布すること、あるいはグリース等の流動体を容器に充填すること等の用途に用いることが可能な吐出システムに関する。

　従来、下記特許文献１に開示されている機能性流動材の塗布装置及び塗布方法、あるいは特許文献２に開示されている流動体用継手及び塗布装置等が、自動車組立工場等においてシール剤や接着剤等の流動体を塗布する等の用途に用いられている。特許文献１に係る塗布装置は、塗布ユニットと、充填ユニットとを備えた構成とされている。この塗布装置においては、塗布ユニットが、機能性流動材を吐出する吐出ガンと、機能性流動材を吐出ガンへ供給する供給機とを有するものとされている。また、充填ユニットは、充填口から充填筒部へ機能性流動材を充填するものとされている。このような構成を採用することにより、機能性流動材を吐出ガンまで供給するための長距離の配管を不要とし、配管長の大幅短縮を図り、及び流動材の温度調整用の温調装置と送液ポンプを必要最小限のものとしている。

　また、特許文献２に開示されている流動体用継手及び塗布装置についても、特許文献１と同様に流体をタンクから吐出機に供給するための大掛かりな配管設備や、流体を移送するための高圧ポンプを不要とすることを目的としたものである。特許文献２の従来技術においては、シール剤等の流体を供給するための第１～第３供給部と、第１～第３のそれぞれの供給部等に対して流体用継手を介して着脱自在に装着される第１～第３吐出機とを設けている。また、第１～第３吐出機については、それぞれ装着された供給部から供給される流体を貯留するためのタンクを備えており、このタンク内の流体を吐出可能とされている。また、第１～第３吐出機については、それぞれ第２継手を介してロボットのアームに着脱可能とされている。　

特開２００４－１５４７３３号公報特開２００７－２７５７６９号公報

　上述したように、吐出用の流動体を吐出させるための吐出装置と、吐出装置に対して流動体を充填する充填装置とを接続及び離反可能なように設け、両者を接続することにより充填装置側から吐出装置側に流動体を充填可能とした吐出システムが種々提供されている。このような従来技術の吐出システムにおいては、流動体を吐出装置に充填するために吐出装置及び充填装置を接続する際に流動体の充填系統内に空気が混入してしまう懸念がある。また、流動体に空気が混入すると、吐出装置により流動体を吐出させて各種部品等に塗布する際に塗布不良が発生してしまう。しかしながら、従来技術の吐出システムにおいては、流動体に対する空気混入について配慮が及んでおらず、十分な対策が講じられていない。

　そこで、本発明は、吐出装置に対する流動体充填のために吐出装置と充填装置とを接続する際に空気が流動体内に混入されてしまうことを抑制し、空気混入に伴う吐出不良を最小限に抑制可能な吐出システムの提供を目的とした。

　上述した課題を解決すべく提供される本発明の吐出システムは、流動体を吐出させることが可能な吐出装置と、流動体を前記吐出装置に充填可能な充填装置とを有し、前記吐出装置側に設けられた吐出側接続具と、前記充填装置側に設けられた充填側接続具とを負圧環境下において接続し、前記充填装置側から前記吐出装置側に流動体を充填可能であることを特徴とするものである。

　本発明の吐出システムにおいては、吐出装置への流動体の充填に際し、負圧環境下において吐出側接続具と充填側接続具との接続動作が実施される。そのため、本発明の吐出システムによれば、吐出装置と充填装置とを接続する際に、空気が流動体内に混入された状態になることを抑制できる。従って、本発明の吐出システムによれば、流動体への空気混入に伴う流動体の吐出不良を抑制しうる。

　上述した本発明の吐出システムは、吐出側接続具及び充填側接続具を挿入することにより密閉空間を形成可能な密閉空間形成体と、前記密閉空間内を減圧する減圧装置とを有し、前記減圧装置により前記密閉空間内が負圧環境とされた状態において、前記吐出側接続具と前記充填側接続具とを接続可能としたものとすることができる。

　かかる構成によれば、吐出側接続具と充填側接続具との接続を負圧環境下において確実かつスムーズに実施することが可能となる。これにより、流動体への空気混入に伴う流動体の吐出不良をさらに抑制しうる。

　上述した本発明の吐出システムは、前記吐出装置、及び／又は充填装置に、前記吐出装置及び前記充填装置の接続及び／又は分離に伴う内部圧力の変動を緩衝する緩衝装置が設けられたものであることが望ましい。

　本発明の吐出システムのように、流動体の充填を行うために吐出装置と充填装置とを接続及び分離可能とした場合、この接続、分離作業に際して吐出装置及び充填装置の内部に設けられた配管等の内圧変動が想定される。吐出装置や充填装置の内圧が負圧になると、外部から空気が進入してしまう懸念がある。このような懸念を払拭すべく、本発明においては、吐出装置及び充填装置のいずれか一方又は双方に緩衝装置を設け、吐出装置と充填装置との接続分離作業に伴う内部圧力の変動を緩衝することとしている。これにより、吐出装置と充填装置との接続分離作業に伴い、吐出装置及び充填装置の内部に空気が進入してしまうことをより一層確実に抑制することが可能となる。従って、本発明の吐出システムによれば、空気混入に伴う流動体の吐出不良をより一層抑制しうる。

　上述した本発明の吐出システムは、前記緩衝装置が、ケーシングと、前記ケーシング内部にスライド可能に設けられるピストンと、前記ピストンを付勢する付勢手段とを備え、前記ピストンによって前記ケーシングの内部が、第一室と、流動体が流出入する第二室とに区画され、前記付勢手段により前記第二室の容積を小さくする方向に前記ピストンが付勢されたアブソーバ機構を備えたものとすることが可能である。

　かかる構成とすることにより、吐出装置と充填装置との接続分離作業に伴ってこれらの装置内が負圧になることを回避することができる。これにより、吐出装置及び充填装置の内部に空気が進入し、流動体の吐出不良が生じてしまうという現象を抑制することが可能となる。従って、本発明の吐出システムによれば、空気混入に伴う流動体の吐出不良をより一層確実に抑制しうる。

　上述した本発明の吐出システムは、前記緩衝装置が、ケーシングと、前記ケーシング内部にスライド可能に設けられるピストンと、前記ピストンをスライド駆動させる駆動源とを備えており、前記ピストンにより、前記ケーシングの内部が、第一室と、流動体が流出入する第二室とに区画され、前記駆動源を作動させることにより、前記第二室の容積を変動させることが可能なシリンダ機構を備えたものとすることが可能である。

　かかる構成ととすることにより、吐出装置と充填装置との接続分離作業に際して、これらの装置内が負圧になることを抑制し、空気の混入を抑制することができる。従って、本発明の吐出システムによれば、空気混入に伴う流動体の吐出不良を確実に抑制しうる。

　また、上述した本発明の吐出システムは、前記緩衝装置が、流動体を流出入させることが可能なタンクを備えたものとすることも可能である。

　かかる構成とすることにより、接続分離作業に伴って吐出装置や充填装置の内部が負圧になることを抑制し、空気の進入に伴う流動体の吐出不良を確実に抑制しうる。

　上述した本発明の吐出システムは、前記充填装置に対して接続された前記吐出装置の離反を阻止する離反防止機構が設けられたものであることが望ましい。

　かかる構成とすることにより、充填装置側と吐出装置との接続後、流動体を充填装置側から吐出装置側に向けて圧送したとしても、吐出装置が充填装置から離反してしまうことを防止できる。

　上述した本発明の吐出システムは、前記吐出装置が、動力を受けて偏心回転する雄ねじ型のロータと、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを有する一軸偏心ねじポンプを備えたものであることが望ましい。

　本発明の吐出システムでは、吐出装置が一軸偏心ねじポンプを備えたものとされているため、流動体を脈動等させることなく定量的かつ安定的に吐出させることができる。また上述したように、本発明の吐出システムは、空気の進入を最小限に抑制しつつ、吐出装置をなす一軸偏心ねじポンプに対して流動体を供給し、吐出させることができる。従って、本発明によれば、流動体の吐出性能の面において極めて優れた特性を示す吐出システムを提供することができる。

　本発明によれば、吐出装置に対する流動体充填のために吐出装置と充填装置とを接続する際に空気が流動体内に混入されてしまうことを抑制し、空気混入に伴う吐出不良を抑制可能な吐出システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る吐出システムの概要を示す説明図である。図１の吐出システムにおいて採用されている吐出装置を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は斜視図である。図２の吐出装置に採用されている吐出側緩衝部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は平面図である。図２の吐出装置に採用されている吐出部の構造を示す断面図である。図１の吐出システムにおいて採用されている充填装置の分解斜視図である。図５の充填装置の密閉空間形成体を除く部位を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は断面図である。図１の吐出システムの動作を示すフローチャートである。図１の吐出システムの動作を示すタイミングチャートである。図１の吐出システムに係る動作の第一段階を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面視した状態における断面図、（ｃ）は正面図である。図１の吐出システムに係る動作の第二段階を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面視した状態における断面図、（ｃ）は正面図である。図１の吐出システムに係る動作の第三段階を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面視した状態における断面図、（ｃ）は正面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１の吐出システムに係る動作の第四段階及び第五段階における平面図、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ動作の第四段階及び第五段階における離反防止機構の状態を示す拡大図、（ｅ），（ｆ）はそれぞれ動作の第四段階及び第五段階における断面図である。図１の吐出システムにおいて吐出装置と充填装置とが接続された状態を示す斜視図である。図２に示す吐出装置の第一の変形例を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。図２に示す吐出装置の第二の変形例を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は斜視図である。図１５に示す吐出装置と充填装置との接続動作について順を追って記した図面であり、（ａ）～（ｄ）は吐出装置及び充填装置を左側方から見た状態を示し、（ｅ）～（ｈ）はそれぞれ（ａ）～（ｄ）の要部を拡大した断面図であり、（ｉ）は吐出装置と充填装置とが接続された状態を示す斜視図である。

≪吐出システム１０の装置構成について≫
　以下、本発明の一実施形態に係る吐出システム１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、吐出システム１０は、吐出装置２０と、充填装置１００と、流動体供給源１６０と、制御装置１７０とを主要な構成として備えている。吐出システム１０は、吐出装置２０を充填装置１００に対して接続することにより、流動体供給源１６０から供給されてきた流動体を吐出装置２０に対して充填可能とされている。また、吐出システム１０は、吐出装置２０を充填装置１００から分離させた状態で作動させることにより、充填されている流動体を塗布等のために吐出可能とされている。すなわち、吐出システム１０は、吐出装置２０に対して流動体供給用の配管あるいはホース等を非接続の状態において、充填装置１００や流動体供給源１６０に対して独立的に吐出装置２０を作動させ、流動体を塗布等することができるシステム構成とされている。

　図２に示すように、吐出装置２０は、吐出側緩衝部２２（緩衝装置）と、吐出部２４と、吐出側脱着部２６とを具備している。吐出側緩衝部２２は、吐出用の流動体を吐出部２４に充填するために吐出装置２０と充填装置１００とを接続あるいは分離することに伴う吐出装置２０の内圧変動を緩衝するために設けられたものである。吐出側緩衝部２２は、タンク等の容器によって構成することが可能であるが、本実施形態では、本実施形態では吐出側緩衝部２２として図３に示すようなシリンダ機構３０を備えたものが採用されている。

　具体的には、図３（ｂ）に示すように、吐出側緩衝部２２は、いわゆるエアシリンダによって構成されたシリンダ機構３０を備えている。シリンダ機構３０は、ケーシング３２と、ピストン３４とを備えている。図３（ｃ）に示すように、吐出側緩衝部２２は、駆動源たる空気供給源から圧縮空気を供給可能とされている。

　図３（ｂ）に示すように、ケーシング３２は、下側ケーシング３８と、上側ケーシング４０との組み合わせによって構成される容器である。下側ケーシング３８と上側ケーシング４０との接続部分には、それぞれ雌ネジ３８ａ及び雄ネジ４０ａが形成されており、両者を螺合させることによりケーシング３２が組み立てられている。また、下側ケーシング３８の下端部（雌ネジ３８ａとは反対側）には、接続部３８ｂが設けられている。

　ピストン３４は、ケーシング３２の内部において、ケーシング３２の軸線方向に自由にスライド可能とされている。ピストン３４は、ピストン本体３４ａに対してピストンアダプタ３４ｂを介してピストンロッド３４ｃを接続した構成とされている。ピストン３４は、ケーシング３２内の空間を上側ケーシング４０側の第一室４２と、下側ケーシング３８側の第二室４４とに区画している。第一室４２は、駆動源たる空気供給源から供給された圧縮空気がケーシング３２に設けられたポート４６を介して導入される区画であり、第二室４４は、流動体が流出入する区画である。シリンダ機構３０は、駆動源を作動させることにより、第二室４４の容積を変動させうる。第二室４４は、接続部３８ｂと連通しており、接続部３８ｂを介して第二室４４に対して流動体を流出入させることができる。

　また、吐出緩衝部２２には、ピストン３４の位置により充填量を検出するための充填量検出手段（図示せず）が設けられている。充填量検出手段は、いかなるものによって構成されていても良い。具体的には、ピストン３４に設けられたマグネット（図示せず）が検知範囲内に出入りすることにより接点がオン状態、及びオフ状態に切り替わるオートスイッチを充填量検出手段として採用し、ピストン３４の可動範囲の上限位置及び下限位置に設けた構成とすることができる。また、吐出緩衝部２２の内圧を検知可能な圧力センサを充填量検出手段として採用することができる。この場合、内圧の上限値及び下限値を予め規定しておくことにより、内圧が上限値に達することでピストン３４が上限位置に到達したものと判断し、内圧が下限値に達することでピストン３４が上限位置に到達したものと判断することができる。

　吐出部２４は、回転容積式のポンプによって構成されている。本実施形態において、吐出部２４は、いわゆる一軸偏心ねじポンプによって構成されている。吐出部２４は、ケーシング５０の内部に、ロータ５２、ステータ５４、及び動力伝達機構５６等を収容した構成とされている。ケーシング５０は、金属製で筒状の部材であり、長手方向一端側に第一開口部６０が設けられている。また、ケーシング５０の外周部分には、第二開口部６２が設けられている。第二開口部６２は、ケーシング５０の長手方向中間部分に位置する中間部６４においてケーシング５０の内部空間に連通している。

　第一開口部６０及び第二開口部６２は、それぞれ吐出部２４をなす一軸偏心ねじポンプの吸込口及び吐出口として機能する部分である。吐出部２４は、ロータ５２を正方向に回転させることにより、第一開口部６０を吐出口、第二開口部６２を吸込口として機能させることができる。また、メンテナンス等のためにロータ５２を逆方向に回転させることにより、第一開口部６０を吸込口、第二開口部６２を吐出口として機能させ、ケーシング５０の内部空間等の洗浄等を行うことができる。

　ステータ５４は、ゴム等の弾性体、又は樹脂等によって形成された略円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ５４の内周壁６６は、ｎ条で単段あるいは多段の雌ネジ形状とされている。本実施形態においては、ステータ５４は、２条で多段の雌ねじ形状とされている。また、ステータ５４の貫通孔６８は、ステータ５４の長手方向のいずれの位置において断面視しても、その断面形状（開口形状）が略長円形となるように形成されている。

　ロータ５２は、金属製の軸体であり、ｎ－１条で単段あるいは多段の雄ねじ形状とされている。本実施形態においては、ロータ５２は、１条で偏心した雄ねじ形状とされている。ロータ５２は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状が略真円形となるように形成されている。ロータ５２は、上述したステータ５４に形成された貫通孔６８に挿通され、貫通孔６８の内部において自由に偏心回転可能とされている。

　ロータ５２をステータ５４に対して挿通すると、ロータ５２の外周壁７０とステータ５４の内周壁６６とが両者の接線で密接した状態になり、ステータ５４の内周壁６６とロータ５２の外周壁７０との間に流体搬送路７２（キャビティ）が形成される。流体搬送路７２は、ステータ５４やロータ５２の長手方向に向けて螺旋状に伸びている。

　流体搬送路７２は、ロータ５２をステータ５４の貫通孔６８内において回転させると、ステータ５４内を回転しながらステータ５４の長手方向に進む。そのため、ロータ５２を回転させると、ステータ５４の一端側から流体搬送路７２内に流体を吸い込むと共に、この流体を流体搬送路７２内に閉じこめた状態でステータ５４の他端側に向けて移送し、ステータ５４の他端側において吐出させることが可能である。

　動力伝達機構５６は、駆動機７４から上述したロータ５２に対して動力を伝達するためのものである。動力伝達機構５６は、動力伝達部７６と偏心回転部７８とを有する。動力伝達部７６は、ケーシング５０の長手方向の一端側に設けられている。また、偏心回転部７８は、中間部６４に設けられている。偏心回転部７８は、動力伝達部７６とロータ５２とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部７８は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成された連結軸９８を備えている。そのため、偏心回転部７８は、駆動機７４を作動させることにより発生した回転動力をロータ５２に伝達させ、ロータ５２を偏心回転させることが可能である。

　図２に示すように、吐出側脱着部２６は、上述した吐出部２４をなすケーシング５０に対して接続されている。図２（ｃ），（ｄ）に示すように、吐出側脱着部２６は、吐出側脱着部本体８０に対し、吐出側接続具８２とピン８４とを取り付けた構成とされている。吐出側脱着部本体８０は、円筒状の筒部８０ａの基端部に矩形状の接続部８０ｂを設けた構成とされている。筒部８０ａの先端側には、吐出側接続具８２を嵌め込むための嵌込部８０ｃが設けられている。また、筒部８０ａの内部には、嵌込部８０ｃから接続部８０ｂに亘って貫通するように連通路８０ｄが形成されている。吐出側脱着部本体８０は、連通路８０ｄと、吐出部２４に設けられた第二開口部６２とが連通した状態になるように位置決めされた状態でケーシング５０に対して取り付けられている。また、筒部８０ａの先端側の外周部には、Ｏリング等のシール部材８６が取り付けられている。

　吐出側接続具８２は、後に詳述するように、充填装置１００に設けられた充填側接続具１３４との組み合わせにより、吐出装置２０と充填装置１００とを接続するための接続装置１４０を構成するものである。吐出側接続具８２は、充填側接続具１３４に差し込まれる雄型のプラグである。吐出側接続具８２は、吐出側脱着部本体８０の筒部８０ａに設けられた嵌込部８０ｃに嵌め込まれ、連通路８０ｄと連通している。

　ピン８４は、後に詳述するように、充填装置１００側に設けられた鉤溝１４４との組み合わせにより離反防止機構１５０を構成するものであり、吐出装置２０と充填装置１００とを接続する際に両者を位置決めし、吐出装置２０と充填装置１００との離反を抑制するために使用される。ピン８４は、筒部８０ａの基端側（接続部８０ｂ側）の位置において、筒部８０ａの外周面に対して略垂直方向に突出するように設けられている。ピン８４は、筒部８０ａに対して２本、周方向に略１８０度の間隔を開けて設けられている。

　図１に示すように、吐出装置２０は、いわゆる多関節ロボット等のように複数軸の自由度を有するマニピュレータ９０に対して取り付けられている。そのため、吐出装置２０をマニピュレータ９０により移動させつつ、吐出装置２０から流動体を吐出させることにより、予め規定されている流動体の塗布パターンに則って流動体を各種部品等に塗布することができる。また、図９～図１２に示す順でマニピュレータ９０により吐出装置２０を移動等させ、吐出側接続具８２と後に詳述する充填側接続具１３４とを位置合わせした状態で近接させることにより、吐出装置２０と充填装置１００とを接続することができる。またこれとは逆の動作をさせることにより、吐出装置２０と充填装置１００とを分離させることができる。

　充填装置１００は、吐出装置２０に対して流動体を充填するための充填ステーションとして機能するものである。図１及び図５に示すように、充填装置１００は、充填側緩衝部１０２（緩衝装置）と、充填側脱着部１０４と、バルブ１０６とを備えている。充填側緩衝部１０２は、吐出部２４に対する流動体の充填のために吐出装置２０及び充填装置１００を接続及び分離することに伴う充填装置１００内の内圧変動を緩衝するために設けられたものである。充填側緩衝部１０２は、タンク等の容器、あるいは上述した吐出側緩衝部２２と同様にシリンダ機構３０を備えたものとすることが可能であるが、本実施形態では図６（ｄ）に示すようなアブソーバ機構１１０を備えたものとされている。

　具体的には、アブソーバ機構１１０は、ケーシング１１２と、ピストン１１４と、スプリング１１６とを備えており、スプリング１１６の弾性力を利用して作動させうる構成とされている。ケーシング１１２は、円筒状の筒体であり、軸線方向一端側に接続部１１８を有する。また、ピストン１１４は、ケーシング１１２の内部において軸線方向に自由にスライド可能とされている。ピストン１１４は、ピストン本体１１４ａに対してピストンロッド１１４ｂを接続した構成とされている。ケーシング１１２の内部空間は、ピストン本体１１４ａを介して一方側の第一室１２０と、他方側において接続部１１８と連通した第二室１２２とに区画されている。スプリング１１６は、第二室１２２内に設けられている。これにより、ピストン本体１１４ａが第一室１２０側に付勢されている。接続部１１８を介して流動体が流入すると、スプリング１１６の付勢力に反してピストン本体１１４ａが第二室１２２側に押し戻され、第一室１２０が拡張する。

　図５に示すように、充填側脱着部１０４は、充填側脱着部本体１３０に対して密閉空間形成体１３２を接続して一体化した構成とされている。図５（ｄ）に示すように、充填側脱着部本体１３０は、中空の嵌込部１３０ａを有すると共に、嵌込部１３０ａと連続し天面側に突出するように形成された接続部１３０ｂとを備えている。嵌込部１３０ａには、後に詳述する充填側接続具１３４が嵌め込まれ、一体化されている。また、接続部１３０ｂの外周部には、Ｏリング等のシール部材１３６が装着されている。

　また、充填側脱着部本体１３０は、嵌込部１３０ａと連通するように形成された連通路１３０ｃを備えている。さらに、連通路１３０ｃの両端には、接続用ポート１３０ｄ，１３０ｅが設けられている。接続用ポート１３０ｄには、充填側緩衝部１０２の接続部１１８が配管接続されている。また、接続用ポート１３０ｅには、バルブ１０６が配管接続されている。

　充填側接続具１３４は、吐出装置２０側に設けられた吐出側接続具８２との組み合わせにより吐出装置２０と充填装置１００とを接続するための接続装置１４０を構成するものである。充填側接続具１３４は、吐出側接続具８２が差し込まれる雌型のソケットである。充填側接続具１３４には、ストップバルブ機構等のバルブ機構（図示せず）が内蔵されている。充填側接続具１３４は、充填側脱着部本体１３０の嵌込部１３０ａに嵌め込まれて一体化され、充填側脱着部本体１３０内に形成された連通路１３０ｃと連通している。

　図５に示すように、密閉空間形成体１３２は、上述した充填側脱着部本体１３０の天面側に着脱可能なように接続される筒状の部材である。具体的には、密閉空間形成体１３２は、周方向に複数（本実施形態では４つ）、軸線方向に延びるように設けられたボルト挿通孔１３２ａにボルト１３８を挿通し、充填側脱着部本体１３０の天面に設けられているネジ孔１３０ｆに各ボルト１３８を締結させることにより、充填側脱着部本体１３０と一体化されている。充填側脱着部本体１３０及び密閉空間形成体１３２の一体化に際し、密閉空間形成体１３２の底面（充填側脱着部本体１３０側）に設けられたピン孔（図示せず）、及び充填側脱着部本体１３０の天面側に設けられたピン孔１３０ｇに亘って位置決ピン１４２が装着される。これにより、充填側脱着部本体１３０及び密閉空間形成体１３２が周方向に一定の位置関係となるように位置決めされた状態で接続されている。また、接続部１３０ｂの外周部に装着されているシール部材１３６により、充填側脱着部本体１３０及び密閉空間形成体１３２の間がシールされている。

　密閉空間形成体１３２をなす筒体の上端部（充填側脱着部本体１３０とは反対側の端部）には、鉤溝１４４が形成されている。鉤溝１４４は、吐出装置２０側に設けられているピン８４との組み合わせにより、離反防止機構１５０を構成するものである。離反防止機構１５０は、充填装置１００から吐出装置２０に向けて流動体を充填する際に作用する力により、吐出装置２０と充填装置１００とが離反しないように保持するための機構である。具体的には、鉤溝１４４は、正面視が略「Ｌ」字型の溝であり、密閉空間形成体１３２の上端部に向けて解放された溝部分と、密閉空間形成体１３２の周方向に延びるように形成された溝部分とが連続したものである。従って、吐出装置２０の吐出側脱着部２６に設けられたピン８４と鉤溝１４４とを位置合わせした状態において、吐出側脱着部２６を密閉空間形成体１３２内に差し込んで周方向に回転させることにより、ピン８４が鉤溝１４４から抜けないように係合させることができる。

　密閉空間形成体１３２の外周部には、排気ポート（図示せず）が設けられている。排気ポートは、密閉空間形成体１３２の内外を連通するように接続されている。図１に示すように、密閉空間形成体１３２は、排気ポートを介して真空ポンプ等の減圧装置１４８に対して接続されている。

　流動体供給源１６０は、流動体が貯留された貯留槽１６２から流動体を汲み上げ、充填装置１００に圧送することができる。流動体供給源１６０は、充填装置１００に設けられたバルブ１０６に対して配管接続されている。そのため、バルブ１０６を適宜開閉することにより、充填装置１００に対する流動体の供給制御を実施できる。

　制御装置１７０は、吐出システム１０を構成する吐出装置２０、マニピュレータ９０、充填装置１００、流動体供給源１６０等、各部の動作制御を実施するためのものである。制御装置１７０は、吐出装置２０による流動体の吐出動作、マニピュレータ９０の動作、吐出装置２０及び充填装置１００を中心として実施される流動体の充填動作等について、動作制御することができる。

≪吐出システム１０の動作について≫
　以下、図７に示すフローチャート、及び図８に示すタイミングチャートを参照しつつ、上述した吐出システム１０の動作について吐出装置２０に対する流動体の充填動作を中心に説明する。吐出システム１０は、ステップ１において吐出装置２０が作動し、流動体の吐出動作が実施される。吐出装置２０の作動後、ステップ２において流動体を吐出装置２０に対して充填すべきであるとの要求が出力されたとの判断が制御装置１７０によってなされた場合には、制御フローがステップ３に移行する。ここで、吐出装置２０への流動体の充填要求の有無についての判断は種々の判断基準に基づいて実施することが可能であるが、例えば吐出装置２０に設けられた吐出側緩衝部２２の内圧を検知可能とされた圧力センサ（図示せず）が所定の圧力以下になることを条件として、吐出側緩衝部２２内においてピストン３４が下限位置に到達し、流動体の充填要求がオン状態になったものと判断することが可能である。また、ピストン３４の位置に応じてオンオフするオートスイッチを充填量検出手段として採用した場合には、このオートスイッチの検知結果に基づきピストン３４が下限位置に到達したとの判断がなされた場合に、流動体の充填要求がオン状態になったものと判断することができる。

　ステップ２において流動体充填要求が有るものと判断され、制御フローがステップ３に移行すると、図９に示すようにマニピュレータ９０により吐出装置２０が充填装置１００側に移動される。その後、図１０に示すように、吐出装置２０側に設けられた吐出側脱着部本体８０の筒部８０ａが、充填装置１００側に設けられた筒状の密閉空間形成体１３２の上端部から差し込まれる。本段階（ステップ３）においては、図１０（ｂ）に示すように吐出装置２０側の吐出側接続具８２と充填側接続具１３４とが未接続の状態とされる。この状態においては、密閉空間形成体１３２の上端側において、筒部８０ａの外周に装着されているシール部材８６によって筒部８０ａの外周面と密閉空間形成体１３２の内周面との隙間がシールされた状態になる。一方、密閉空間形成体１３２の下端側においては、接続部１３０ｂの外周に装着されているシール部材１３６によって、接続部１３０ｂの外周面と密閉空間形成体１３２の内周面との隙間がシールされた状態になる。従って、ステップ３の状態においては、密閉空間形成体１３２の内側に密閉空間１３５が形成され、この密閉空間１３５内において吐出側接続具８２及び充填側接続具１３４が非接続状態で配置された状態とされる。

　上述したようにして密閉空間形成体１３２内に密閉空間１３５が形成されると、制御フローがステップ４に移行する。ステップ４においては、密閉空間１３５を略真空状態とすべく、密閉空間形成体１３２の排気ポート１４６に配管接続された減圧装置１４８を作動させ、真空引きを開始する。なお、真空引きの開始の契機となる、筒部８０ａと密閉空間形成体１３２との接続状態の検知は、種々の方法により実施することが可能である。具体的には、筒部８０ａが密閉空間形成体１３２内に挿入されたことを検出するための真空リミットスイッチ１７２を図１３に示すように充填装置１００に隣接する位置に設けておき、この真空リミットスイッチ１７２から出力される信号に基づいて制御装置１７０が筒部８０ａが密閉空間形成体１３２に挿入され、密閉空間１３５が形成されたものと判断するようにすることができる。

　ステップ４における真空引きの開始後、ステップ５において密閉空間１３５の真空度を検知するための真空センサ（図示せず）により目標とする真空度に到達したことが確認されると、制御フローがステップ６に移行する。ステップ６においては、制御装置１７０によるマニピュレータ９０の動作制御により、吐出装置２０が吐出側接続具８２の軸線方向に移動し、充填装置１００に近接する。この際、制御装置１７０からマニピュレータ９０には、充填装置１００に対して吐出装置２０を所定の速度Ｖ１で近接するように動作速度を制御する信号（動作速度制御信号）が出力される。これにより、図１１に示すように、密閉空間１３５内において、吐出側接続具８２及び充填側接続具１３４が速度Ｖ１で近接し、両接続具８２，１３４（接続装置１４０）が接続状態とされる。

　接続装置１４０が接続状態とされると、ステップ７において離反防止機構１５０がロック状態とされる。具体的には、ステップ６において吐出側接続具８２と充填側接続具１３４とが接続される際には、図１２（ｃ）に示すように吐出側脱着部本体８０の外周部に設けられたピン８４についても密閉空間形成体１３２の軸線方向に進行し、密閉空間形成体１３２に設けられた鉤溝１４４に進入した状態になる。ステップ７においては、図１２（ａ）において矢印で示すようにマニピュレータ９０によって吐出装置２０を密閉空間形成体１３２の周方向に旋回させることにより、図１２（ｂ）に示すように吐出装置２０が回転すると共に、図１２（ｄ）に示すように鉤溝１４４内に沿ってピン８４が移動して係合した状態になる。これにより、離反防止機構１５０がロック状態になる。ピン８４が鉤溝１４４の終端部近傍に到達して離反防止機構１５０がロック状態になったことの検知は、種々の方法によって実施することが可能である。具体的には、ピン８４が鉤溝１４４の終端部近傍に到達する位置まで吐出装置２０が回動したことを検出するためのドッキング完了リミットスイッチ１７４を図１３に示すように充填装置１００に隣接する位置に設けておき、このドッキング完了リミットスイッチ１７４から出力される信号に基づいて離反防止機構１５０がロック状態であるのか否かを検出できる。

　上述したようにして接続装置１４０の接続が完了し、離反防止機構１５０がロック状態とされると、ステップ８において減圧装置１４８が停止され、真空引きが終了される。その後、制御フローがステップ９に進み、充填装置１００から吐出装置２０への流動体の充填が開始される。具体的には、ステップ９においては、充填装置１００に設けられたバルブ１０６が開状態とされ、流動体供給源１６０から圧送されてきた流動体が吐出側接続具８０及び充填側接続具１３４からなる接続装置１４０を介して吐出装置２０側に圧送される。吐出装置２０側に圧送された流動体は、吐出側脱着部２６を介して吐出部２４のケーシング５０内に充填される。ここで、上述したように、吐出装置２０及び充填装置１００には吐出側緩衝部２２及び充填側緩衝部１０２が設けられている。これにより、充填装置１００から吐出装置２０への流動体の充填に伴う内圧変動が緩衝され、吐出装置２０及び充填装置１００の内圧が大気圧近傍の低圧に維持される。

　上述したようにして流動体の充填が開始されると、制御フローがステップ１０に進み、流動体が満状態になるまで吐出装置２０側に充填されたか否かの確認が制御装置１７０によってなされる。ここで、吐出装置２０に流動体が十分充填されたことを検出する方法等については、種々のものとすることができる。具体的には、吐出装置２０の吐出側緩衝部２２の内圧検知用の圧力センサ（図示せず）が所定の圧力以上を検出することを条件として流動体が十分に充填され、充填要求がオフ状態になったものと判断することが可能である。また、ピストン３４の位置に応じてオンオフするオートスイッチを充填量検出手段として採用した場合には、ピストン３４が上限位置に設けられたオートスイッチの検知領域に到達し、上限位置のオートスイッチがオン状態になった場合に、流動体の充填要求がオフ状態になったものと判断することができる。

　ステップ１０において、吐出装置２０に対して流動体が満状態になるまで充填されたことが確認されると、制御フローがステップ１１に進められ、バルブ１０６が閉止状態とされる。これにより、充填装置１００から吐出装置２０への流動体の充填が完了する。このようにして流動体の充填が完了すると、制御フローがステップ１２に進められ、離反防止機構１５０が解除状態とされる。具体的には、マニピュレータ９０を作動させることにより、ステップ７において離反防止機構１５０をロック状態とした場合とは逆方向に向けて吐出装置２０を旋回させた後、吐出装置２０を充填装置１００から軸線方向に離反させる。このようにして、なすピン８４が鉤溝１４４から抜けた状態になると、離反防止機構１５０のロックが解除された状態になる。

　離反防止機構１５０のロック解除が完了すると、制御フローがステップ１３に進む。ステップ１３においては、さらに吐出装置２０が充填装置１００から軸線方向に離反する方向に移動する。この際、制御装置１７０からマニピュレータ９０には、充填装置１００から吐出装置２０を所定の速度Ｖ２で離反させるように動作速度を制御する信号（動作速度制御信号）が出力される。この離反速度Ｖ２は、上述したステップ６における接続速度Ｖ１以下（｜Ｖ１｜≧｜Ｖ２｜）とされる。これにより、吐出側接続具８２及び充填側接続具１３４が接続動作時以下の速度Ｖ２で離反し、吐出側接続具８２が充填側接続具１３４から抜けて接続解除された状態になる。以上により、一連の動作フローが完了する。

　上述したように、本実施形態の吐出システム１０においては、流動体を充填するために吐出装置２０側の吐出側接続具８２と充填装置１００側の充填側接続具１３４とを接続する接続動作が、減圧装置１４８により負圧状態とされた密閉空間１３５内において実施される。これにより、接続動作に伴って空気が吐出装置２０内及び充填装置１００内に進入する可能性を低減できる。従って、吐出システム１０によれば、空気混入に伴う流動体の吐出不良を最小限に抑制しうる。

　上述した本実施形態の吐出システム１０は、吐出装置２０及び充填装置１００に、吐出装置２０及び充填装置１００の接続及び分離に伴う内部圧力の変動を緩衝するための緩衝装置として、吐出側緩衝部２２及び充填側緩衝部１０２が設けられている。これにより、吐出装置２０と充填装置１００との接続分離作業に際し、吐出装置２０内及び充填装置１００内が負圧になることを抑制し、両装置２０，１００内への空気の進入に伴う流動物の吐出不良をより一層確実に抑制しうる。

　また、吐出システム１０においては、シリンダ機構を備えた吐出側緩衝部２２が、吐出装置２０側の緩衝装置として設けられている。吐出側緩衝部２２においては、充填作業時に第二室４４に流動物が流入するに連れてシリンダ３４が上昇し、第二室４４の容積が拡大する。吐出側緩衝部２２をこのように作動させることにより、吐出装置２０内が負圧になることを回避し、吐出装置２０内への空気の進入を抑制することができる。これにより、流動体の吐出不良をより一層確実に抑制しうる。

　また、本実施形態の吐出システム１０においては、スプリング１１６の付勢力を利用して作動するアブソーバ機構を備えた充填側緩衝部１０２が、充填装置１００側の緩衝装置として設けられている。これにより、吐出装置２０を充填装置１００に対して接続及び分離することにに伴い、充填装置１００内が負圧になることを抑制することが可能となり、充填装置１００内への空気の進入を抑制できる。

　本実施形態においては、シリンダ機構を備えた緩衝装置を吐出装置２０側の吐出側緩衝部２２として採用し、アブソーバ機構を備えた緩衝装置を充填装置１００側の充填側緩衝部１０２として設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、吐出装置２０側に設ける緩衝装置として、アブソーバ機構を備えた充填側緩衝部１０２に相当するものを設けても良い。同様に、充填装置１００側に設ける緩衝装置として、シリンダ機構を備えた吐出側緩衝部２２に相当するものを設けても良い。さらに、吐出側緩衝部２２、及び充填側緩衝部１０２のうちいずれか一方又は双方を設けない構成としても良い。

　本実施形態においては、吐出側緩衝部２２をなす緩衝装置、及び充填側緩衝部１０２をなす緩衝装置を、それぞれ吐出装置２０及び充填装置１００に対して一基ずつ設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、図１４に示すように、吐出装置２０は、吐出側緩衝部２２をなす緩衝装置を２基以上備えた構成であっても良い。

　本実施形態においては、吐出装置２０及び充填装置１００に設ける緩衝装置の例として、シリンダ機構を備えた吐出側緩衝部２２及びアブソーバ機構を備えた吐出側緩衝部２２を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく他の形式のアキュムレータ、あるいは流動体を流出入させることが可能なタンクによって緩衝装置を構成しても良い。このような構成とすることによっても、接続分離作業に伴って吐出装置２０や充填装置１００の内部が負圧になることを抑制し、空気の混入に伴う流動物の吐出不良を回避しうる。

　本実施形態の吐出システム１０は、位置決めピン１４２及び鉤溝１４４からなる離反防止機構１５０を備えている。これにより、充填装置１００に対して流動体の充填のために接続された状態において、吐出装置２０が充填装置１００から離反することを確実に阻止することができる。なお、本実施形態で例示した離反防止機構１５０は一例に過ぎず、従来公知のボールキャッチをはじめとするキャッチや、フック、ファスナー等を離反防止機構１５０として用いることも可能である。

　上述した吐出システム１０は、吐出装置２０の吐出部２４に一軸偏心ねじポンプを採用したものである。そのため、充填装置１００から吐出装置２０に充填された流動体を脈動等させることなく、定量的かつ安定的に吐出させることができる。また、吐出システム１０においては、空気の混入に伴う流動体の吐出不良が殆ど生じない。従って、吐出システム１０は、流動体の吐出性能が極めて高く、自動車組立工場等においてシール剤や接着剤等の流動体を各種部品に塗布する等の用途に好適に利用することができる。

　上述した吐出システム１０においては、吐出装置２０の吐出側脱着部２６に設けられた吐出側接続具８２の軸線方向が、吐出部２４の軸線方向に対して交差（略直交）している。そのため、床などに設置された充填装置１００に対して吐出装置２０を接続する際には、吐出部２４が略水平となる姿勢にした上で、吐出装置２０を充填装置１００側に下降させることにより吐出側接続具８２を充填側接続具１３４に押し込むこととなる。従って、吐出装置２０を上述したような構成とした場合に、マニピュレータ９０の複雑な動作を伴うことなく吐出側接続具８２を充填側接続具１３４に対して確実に押し込み可能とするためには、マニピュレータ９０のアームを吐出部２４において吐出側接続具８２の軸線上の位置に取り付けることが望ましい。

　これに対し、マニュピレータ９０のアームを吐出部２４の上端部等、吐出部２４の軸線上に取り付けた場合には、図１５に示すように吐出側接続具８２の軸線方向が吐出部２４の軸線方向に沿う（図示状態では略並行）となるように配置することが望ましい。かかる構成とした場合には、図１６（ａ）～（ｉ）に示すように、吐出部２４を略垂直となる姿勢にした上で、吐出装置２０を充填装置１００側に下降させることにより、マニピュレータ９０の複雑な動作を伴うことなく吐出側接続具８２を充填側接続具１３４に押し込み、両者を接続した状態とし、流動体の充填作業を実施することができる。

　また、本実施形態の吐出システム１０においては、充填装置１００側において、ボルト１３８を取り外すことにより、密閉空間形成体１３２を充填側脱着部本体１３０から取り外して充填側接続具１３４の清掃等のメンテナンスを行うことができる。なお、本実施形態においては、密閉空間形成体１３２を着脱可能とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、充填側着脱部本体１３０と密閉空間形成体１３２とが一体的に形成されたものであっても良い。

　なお、本実施形態の吐出システム１０においては、流動体の充填のために吐出装置２０と充填装置１００との接続動作及び離反動作を実行する際に、離反動作時の動作速度が接続動作時の動作速度よりも高速であると、接続装置１４０において流動体を掻き取れずに外部に漏洩し、付着してしまうとの知見に基づき、吐出装置２０と充填装置１００との離反速度Ｖ２を接続速度Ｖ１以下（｜Ｖ１｜≧｜Ｖ２｜）となるように制御する例を示したが、必ずしもかかる制御を実行する必要はない。すなわち、接続装置１４０における流動物の外部漏洩等を考慮する必要がない場合、あるいは流動物の漏洩に対して他の方策を講じる場合には、吐出装置２０と充填装置１００との離反速度Ｖ２を接続速度Ｖ１よりも高速にする等しても良い。

　本発明の塗布システムは、自動車組立工場等においてシール剤や接着剤等の流動体を各種部品に塗布すること、あるいはグリース等の流動体を容器に充填すること等の用途において好適に利用可能である。

　　１０　吐出システム
　　２０　吐出装置
　　２２　吐出側緩衝部
　　３２　ケーシング
　　３４　ピストン
　　３６　駆動源
　　４２　第一室
　　４４　第二室
　　５２　ロータ
　　５４　ステータ
　　８２　吐出側接続具
　１００　充填装置
　１０２　充填側緩衝部
　１１２　ケーシング
　１１４　ピストン
　１１６　スプリング
　１２０　第一室
　１２２　第二室
　１３２　密閉空間形成体
　１３４　充填側接続具
　１３５　密閉空間
　１４０　接続装置
　１４８　減圧装置
　１５０　離反防止機構

Claims

　流動体を吐出させることが可能な吐出装置と、
　流動体を前記吐出装置に充填可能な充填装置とを有し、
　前記吐出装置側に設けられた吐出側接続具と、前記充填装置側に設けられた充填側接続具とを負圧環境下において接続し、前記充填装置側から前記吐出装置側に流動体を充填可能であることを特徴とする吐出システム。
　吐出側接続具及び充填側接続具を挿入することにより密閉空間を形成可能な密閉空間形成体と、
　前記密閉空間内を減圧する減圧装置とを有し、
　前記減圧装置により前記密閉空間内が負圧環境とされた状態において、前記吐出側接続具と前記充填側接続具とを接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の吐出システム。
　前記吐出装置、及び／又は充填装置に、前記吐出装置及び前記充填装置の接続及び／又は分離に伴う内部圧力の変動を緩衝する緩衝装置が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吐出システム。
　前記緩衝装置が、ケーシングと、前記ケーシング内部にスライド可能に設けられるピストンと、前記ピストンを付勢する付勢手段とを備え、前記ピストンによって前記ケーシングの内部が、第一室と、流動体が流出入する第二室とに区画され、前記付勢手段により前記第二室の容積を小さくする方向に前記ピストンが付勢されたアブソーバ機構を備えたものであることを特徴とする請求項３に記載の吐出システム。
　前記緩衝装置が、ケーシングと、前記ケーシング内部にスライド可能に設けられるピストンと、前記ピストンをスライド駆動させる駆動源とを備えており、
　前記ピストンにより、前記ケーシングの内部が、第一室と、流動体が流出入する第二室とに区画され、前記駆動源を作動させることにより、前記第二室の容積を変動させることが可能なシリンダ機構を備えたものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の吐出システム。
　前記緩衝装置が、流動体を流出入させることが可能なタンクを備えていることを特徴とする請求項３～５のいずれかに記載の吐出システム。
　前記充填装置に対して接続された前記吐出装置の離反を阻止する離反防止機構が設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の吐出システム。
　前記吐出装置が、動力を受けて偏心回転する雄ねじ型のロータと、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを有する一軸偏心ねじポンプを備えたものであることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の吐出システム。