(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に供給される粘性材料に圧力を付与するプランジャを備えた複数のブースターと、各ブースターに吐出バルブを介して連通するミキシング装置と、このミキシング装置のチャンバに連通するノズルとを備え、当該ノズルの先端から混合材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記各ブースターのシリンダ内圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、当該圧力センサの検出圧力を記憶更新するとともに各ブースターの材料吐出動作信号を付与するコントローラとを含み、
前記ミキシング装置は、前記チャンバ内に、外周形状が多角形の回転するミキシングロッドを備え、
前記コントローラは、混合材料が安定して塗布されているときの各圧力センサの圧力を記憶し、当該圧力をノズル先端からの材料吐出開始時の設定圧力とし、当該設定圧力が検出されたときに前記各ブースターのプランジャを等速で下降動作させることを特徴とする材料塗布装置。
【請求項２】
前記ミキシングロッドの外周形状が六角形であることを特徴とする請求項１記載の材料塗布装置。
【請求項３】
前記材料供給源とブースターとの間に、前記材料供給源から供給される材料の圧力を調整するバランスタンクを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の材料塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は材料塗布装置に係り、更に詳しくは、複数種の粘性材料を所定の割合で混合できるとともに、シール剤等の粘性材料を所定の塗布開始点から安定して吐出、塗布することができる材料塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコーン樹脂等の粘性材料をブースターのシリンダ内に供給し、当該ブースターを構成するプランジャの加圧動作でノズル先端から前記材料を吐出しつつ被塗布面にビード状に材料を塗布する材料塗布装置が知られている。
【０００３】
公知の材料塗布装置は、吐出開始点の圧力設定を手動により行っていたため、一日の中で材料の温度変化に伴った粘度変化に対応することができず、吐出開始点及び吐出開始時の材料の吐出量が不安定になる、という不都合があった。すなわち、塗布開始点に対して材料の実際の塗布開始位置が先行したり、あるいは遅れたりする場合を生ずる他、ビードの太さを一定に保つことが困難となる。
【０００４】
このように、塗布開始点が実際の塗布開始位置より先行してビードが形成されると、平面視閉ループ状の材料塗布を行う場合には、材料の塗布終了位置とオーバーラップする領域を生じてしまうため、当該領域のビード径が太くなりすぎてしまうこととなる。この一方、塗布開始位置から遅れた材料塗布は、塗布終了位置との間に、材料が塗布されない領域を生じてしまうものとなり、当該材料がシール剤として利用される場合には、シール不良を生ずる、という不都合がある。また、塗布開始位置から材料吐出が行われた場合であっても、吐出量が安定していない場合には、期待するビードの太さを確保することができないこととなる。
【０００５】
そこで、特許文献１には、材料の塗布が良好に行われる状態における吐出圧力を設定圧力とし、材料供給を行うポンプを前記設定圧力で動作させることにより、安定した材料の吐出、塗布を実現しようとした材料塗布装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特公平５−３６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された材料塗布装置にあっては、ポンプと塗布ガンとの間を接続するホースに圧力センサが接続された構成となっている。そのため、ホースの膨張、変形等が外乱要因となり、ポンプを所定制御するコントローラに設定圧力を与えても、材料塗布時に最適条件にて材料吐出を行い得ない場合を生じ、信頼性に欠ける、という不都合がある。
【０００８】
ところで、被塗布面に塗布される材料は、一液の場合に限らず、例えば、二液を混合してノズル先端から吐出する場合がある。この場合には、各ブースターのシリンダ内に供給された粘性材料をミキシング装置に送出する必要があるため、各ブースターからミキシング装置に送出される材料の量が問題となる。この点、特許文献１のような外乱要因を有する装置では、送出量のばらつきにより、二液混合の割合を正確に維持できなくなり、これにより、塗布される材料の性能劣化等、不測の不利益を生ずる、という不都合がある。
【０００９】
［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ブースターを構成するシリンダ内の圧力を検出することで、安定塗布時の圧力を精度良く把握して設定圧力を取得することができ、温度変化等に起因して材料の粘度変化が生じても設定圧力を更新して材料を精度良く吐出、塗布することのできる材料塗布装置を提供することにある。
また、本発明は、ミキシング装置に送出される複数の粘性材料の送出量のばらつきを回避し、ミキシング装置における混合の割合を精度良く保って塗布される材料の性能低下原因等を回避することのできる材料塗布装置を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、シリンダ内に供給される粘性材料に圧力を付与するプランジャを備えた複数のブースターと、各ブースターに吐出バルブを介して連通するミキシング装置と、このミキシング装置のチャンバに連通するノズルとを備え、当該ノズルの先端から混合材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記各ブースターのシリンダ内圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、当該圧力センサの検出圧力を記憶更新するとともに各ブースターの材料吐出動作信号を付与するコントローラとを含み、
前記ミキシング装置は、前記チャンバ内に、外周形状が多角形の回転するミキシングロッドを備え、
前記コントローラは、混合材料が安定して塗布されているときの各圧力センサの圧力を記憶し、当該圧力をノズル先端からの材料吐出開始時の設定圧力とし、当該設定圧力が検出されたときに前記各ブースターのプランジャを等速で下降動作させる、という構成を採っている。
本発明において、前記ミキシングロッドの外周形状が六角形であるものを用いることができる。
また、前記材料供給源とブースターとの間に、前記材料供給源から供給される材料の圧力を調整するバランスタンクを備えた構成とすることができる。
本発明に用いられる材料は、多液性の粘性液状材料であれば使用可能である。具体的には、多液混合硬化性の液状接着剤、シール剤、コーティング剤などが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シリンダに吐出バルブを介してミキシング装置が連通する構成であり、シリンダ内の材料に付与される圧力を検出して安定塗布時の圧力を把握する構成としたことで、検出された圧力値に外乱による紛れがないものとなり、当該圧力を材料の送出、吐出開始時の設定圧力として信頼することができる。従って、安定塗布時の圧力を設定圧力としてコントローラに記憶させ、更新可能としておき、シリンダ内の圧力が設定圧力に至ったときに各ブースターに対応する吐出バルブを開いてミキシング装置に材料をそれぞれ送出することで、当該ミキシング装置に各粘性材料が一定量供給されることとなり、混合材料の性能を安定化させることができる。同時に、材料吐出開始位置にずれを生ずることがないとともに、期待するビード形状を備えた状態で材料の吐出、塗布を行うことが可能となる。
なお、圧力の検出はシリンダの動作時に毎回行われるものであり、例えば外気温の変化に伴って吐出材料の粘度が急激に変化した場合や、極めて緩やかな粘度変化にも対してもきめ細かな制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１には、本実施形態に係る材料塗布装置の概略平面図が示され、図２には、図１のＡ−Ａ線に沿う一部断面正面図が示されている。また、図３には、図１のＢ−Ｂ線に沿う一部断面側面図が示されている。これらの図において、本実施形態では、特に限定されるものではないが、二液の粘性材料を混合して得られる混合材料を塗布する装置として構成されている。この材料塗布装置１０は、フレームＦに支持された左右一対のブースター１１，１１と、これらブースター１１にそれぞれ対応して併設された左右一対のバランスタンク１２，１２と、前記ブースター１１，１１間に配置されて各ブースター１１から送出される粘性材料Ｍ１，Ｍ２（図２参照）を混合して混合材料Ｍ３を得るミキシング装置１３と、当該ミキシング装置１３のチャンバ１４に連通するように接続されたノズル１５と、前記各ブースター１１，１１とミキシング装置１３との間の連通をそれぞれ開閉する左右一対の吐出バルブ１６，１６と、前記ブースター１１，１１とバランスタンク１２，１２とを連通させて各バランスタンク１２内の粘性材料Ｍ１，Ｍ２をブースター１１，１１にそれぞれ供給する左右一対の給液バルブ２０，２０と、前記バランスタンク１２，１２内に材料Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ補給するポンプ等からなる一対の材料供給源２２，２２と、前記ブースター１１等システム全体を制御するコントローラ２４とを備えて構成されている。
【００１４】
なお、本実施形態において、前記一対の関係にある構成部分は、実質的に相互同一構造を備えたものである。従って、以下の説明では、一方の構成について説明するものとし、他方の構成については同一符号を用いて説明の重複を避けるものとする。
【００１５】
前記ブースター１１は、図３に示されるように、前記バランスタンク１２内で圧力調整された粘性材料Ｍ１（Ｍ２）が供給されるシリンダ３０と、当該シリンダ３０内に供給された材料Ｍ１（Ｍ２）に吐出圧力を付与するプランジャ３１とを備え、前記シリンダ３０の下部には、当該シリンダ３０に連通する通路３２を備えた材料送出ヘッド３３が配置されている。この材料送出ヘッド３３は、図２に示されるように、通路３２がミキシング装置１３の下部構造体をなすシリンダブロック３５の通路３６に連通するように構成されている。プランジャ３１は、ボールねじ３７を介して上下方向に進退可能に設けられており、当該ボールねじ３７の中間部には、ギヤ３８が装着されている。このギヤ３８は、ステッピングモータ４０の出力軸４１に固定されたギヤ４２に係合してプランジャ３１を昇降させる駆動力を伝達するように設けられている。なお、ボールねじ３７の上端部は、フレームＦ上に配置された略筒状の支柱４３内に受容されているとともに、上端部に板状のアーム４４の一端側が連結されている。アーム４４の他端は、前記支柱４３に併設された起立パイプ４５（図１参照）内に延びるガイドロッド４６の上端に固定され、これにより、ボールねじ３７の回り止めが行われて当該ボールねじ３７及びこれに連結されているプランジャ３１が上下に昇降するように構成されている。
【００１６】
前記ブースター１１のシリンダ３０において、その下部には、圧力センサ４８が臨んで配置されている。この圧力センサ４８は、粘性材料Ｍ１（Ｍ２）の送出すなわち混合材料Ｍ３の吐出圧力をシリンダ３０内で検出し、当該圧力信号をコントローラ２４に出力するようになっている。
前記ブースター１１，１１において、それら容量の合計は、塗布される材料の塗布量より大きく設定することが必要である。具体的には、塗布量１０ｍｌの場合は各ブースター１１の容量合計で１０ｍｌより大きい必要があり、２０ｍｌを超える容量を持つ場合には、プランジャー３１の１ストロークで２回の塗布が可能となる。なお、内燃機関（自動車用エンジン）のオイルパンに液状ガスケットを塗布する場合は、各ブースター１１の合計容量で５０ｍｌ程度あればよい。
【００１７】
前記バランスタンク１２は、図３に示されるように、圧力調整シリンダ５０と、当該圧力調整シリンダ５０内で昇降可能に設けられた調整用プランジャ５１と、圧力調整シリンダ５０の下部に位置して当該圧力調整シリンダ５０に連通する材料供給通路５２を備えた材料供給ヘッド５３とを含む。この材料供給ヘッド５３は、前記材料送出ヘッド３３の通路３２に連通するように構成されている。また、材料供給ヘッド５３には、材料供給源２２から導出する材料補給管５４の先端５４Ａが接続されて前記材料供給通路５２内に粘性材料Ｍ１（Ｍ２）の供給が行えるようになっている。調整用プランジャ５１は、エアシリンダ５６を介して動作制御され、これにより、材料供給源２２から材料供給通路５２及び圧力調整シリンダ５０内に補給された粘性材料Ｍ１（Ｍ２）の圧力が一定となるように圧力調整を行ってミキシング装置１３に供給するようになっている。
【００１８】
前記ミキシング装置１３は、図２に示されるように、チャンバ１４を備えたシリンダブロック３５の上方に位置するミキシングモータ６０と、このミキシングモータ６０を介して回転駆動されるとともに、前記チャンバ１４内に延びるミキシングロッド６２とを含む。チャンバ１４内には、前記材料送出ヘッド３３に連通する通路３６を介して粘性材料Ｍ１，Ｍ２がそれぞれ流入するように構成されており、当該チャンバ１４内でミキシングロッド６２が回転して粘性材料Ｍ１，Ｍ２を混合することで混合材料Ｍ３がノズル１５から吐出される。なお、ミキシングロッド６２は、図４に示されるように、外周形状が略六角形をなし、これにより、チャンバ１４の内周面との間に混合用隙間を形成して前記粘性材料Ｍ１，Ｍ２が混合されるようになっている。
【００１９】
前記ノズル１５は、前記シリンダブロック３５の下端部に連通する状態で接続され、前記吐出バルブ１６が開いたときに粘性材料Ｍ３を吐出するように構成されている。吐出バルブ１６は、前記材料送出ヘッド３３に取り付けられており、前記通路３６に連通して弁孔を形成する弁座６５に対して進退可能に設けられた弁棒６６を含み、当該弁棒６６が弁座６５に着座したときに通路３２と通路３６との流通を遮断する一方、弁棒６６が弁座６５から離れたときに、通路３２及び３６を連通させるようになっている。
【００２０】
前記給液バルブ２０は、図３に示されるように、前記材料供給ヘッド５３の材料供給通路５２と材料送出ヘッド３３の通路３２との間に設けられた弁孔６８を開閉する棒状の弁体６９を含む。この弁体６９は、弁孔６８を開放してバランスタンク１２内の材料Ｍ１（Ｍ２）をシリンダ３０に送出可能とする一方、弁孔６８を閉塞したときに、バランスタンク１２とブースター１１との連通を遮断するようになっている。本実施形態では、弁体６９の軸径は、材料供給通路５２の内径よりも小径とされており、これにより、材料供給源１７から補給される材料Ｍ１（Ｍ２）は、弁体６９回りの圧力調整シリンダ５０内に補給されることとなる。
【００２１】
前記コントローラ２２は、ブースター１１及びステッピングモータ４０等を動作制御するとともに、前記吐出バルブ１６、給液バルブ２０を開閉制御するように設けられている。このコントローラ２２は、図示しないＣＰＵを含み、当該ＣＰＵは、圧力センサ４８の出力を入力としてシリンダ３０内の圧力を記憶、更新可能とされ、混合材料Ｍ３を吐出、塗布した際の最適な吐出圧力を記憶し、当該吐出圧力を次回吐出開始時の設定圧力としてプランジャ３１を等速動作させるように設けられている。
【００２２】
次に、本実施形態における材料の吐出、塗布動作について説明する。
【００２３】
ここでは、初期位置（原点）として、ブースター１１及びバランスタンク１２の各プランジャ３１，５１は上昇端にあるとともに、吐出バルブ１６及び給液バルブ２０はそれぞれ閉塞状態にあり、各シリンダ３０，５０及び材料供給通路５２内及びミキシング装置１３のチャンバ１４内に一定量の粘性材料Ｍ１，Ｍ２が供給されているものとする。
【００２４】
ステッピングモータ４０が回転してブースター１１のプランジャ３１が下降することによりシリンダ３０内が加圧され、当該シリンダ３０内を設定圧力まで上昇させる。この設定圧力は、前回の材料の吐出、塗布に際して、安定したビードを形成する状態で塗布が行われていたときの圧力を圧力センサ４８で検出してコントローラ２４に設定、記憶させた圧力である。但し、一番最初の塗布の際は、試し塗布を行って予め適正な吐出圧力を検出しておくことが好ましい。なお、ステッピングモータ４０の回転と同時期若しくはこれに前後してミキシングモータ６０が回転してチャンバ１４内の粘性材料Ｍ１（Ｍ２）の混合が行われる。
【００２５】
プランジャ３１の下降が進むことによりシリンダ３０内が設定圧力まで上昇したことが圧力センサ４８によって検出されると、当該圧力センサ４８の信号に従ってコントローラ２４が吐出バルブ１６に開放動作信号を出力して当該吐出バルブ１６を開放し、ノズル１５から混合材料Ｍ３の吐出が開始されることとなる。そして、プランジャ３１が等速で下降動作することで、ノズル１５の先端から混合材料Ｍ３が以後連続的に吐出されて図示しないワークに材料がビード状に塗布されることとなる。
本実施形態では、材料Ｍ１，Ｍ２を等量（１：１）で混合するように各プランジャ３１が等速動作するが、これらプランジャ３１の速度を相対的に変化させたり、或いは、ブースター１１，１１の容積を変えることで、例えば、１：１０の混合比でもミキシングを行うことは可能である。また、３液、４液の場合も同様に可能である。
【００２６】
このようにして混合材料Ｍ３の吐出、塗布が行われた後に、吐出バルブ１６が閉塞動作し、ステッピングモータ４０の駆動が停止されてブースター１１におけるプランジャ３１の下降動作も停止することとなる。
【００２７】
次いで、給液バルブ２０を開放するとともに、ステッピングモータ４０を逆転させ、ブースター１１のプランジャ３１を上昇させてシリンダ３０内に粘性材料Ｍ１（Ｍ２）が取り込まれる。すなわち、バランスタンク１２の圧力調整プランジャ５１はエアシリンダ５６を介して常に下方へ付勢されているため、下降を開始してバランスタンク１２からブースター１１のシリンダ３０に粘性材料Ｍ１（Ｍ２）を一定圧で移動させる。
【００２８】
バランスタンク１２内の材料液面が下降限に達したことが、図示しないリミットセンサで検出されると、コントローラ２４を介して材料供給源２２のポンプが駆動して粘性材料Ｍ１（Ｍ２）を補給することとなる。そして、圧力調整プランジャ５１が材料補給時の補給圧力によって上昇し、その上昇端が図示しないリミットセンサにより検出されたときに、材料供給源２２のポンプ動作が停止してバランスタンク１２の圧力調整プランジャ５１が初期位置（原点）に復帰することとなる。なお、前記材料供給の際は、材料供給源２２からの材料供給圧力の大きさ（バランスタンク１２内の圧力との比）やバランスタンク１２の容量の大きさを考慮して給液バルブ２０の開閉を調節する。例えば、材料供給源２２の圧力が高い場合には、給液バルブ２０を閉じることでブースター１１内に高圧に晒されることを防ぐこと（材料漏れや動作不良）ができ、また、材料供給源２２の圧力とバランスタンク１２内の圧力差が小さい場合、或いはバランスタンク１２の容量が少ない場合には、給液バルブ２０を開けて直接ブースター１１内に材料を供給してもよい
【００２９】
そして、以後同様のサイクルを繰り返すことにより、混合材料Ｍ３の吐出、塗布を行うことができる。この際、塗布サイクル毎に、前回の安定塗布時のシリンダ３０内圧力を圧力センサ４８で検出して吐出開始時の設定圧力を更新が逐一行われることとなる。
【００３０】
従って、このような実施形態によれば、一対のブースター１１を構成する各シリンダ３０内の安定塗布時の圧力を圧力センサ４８で検出し、これを吐出開始時の設定圧力としてコントローラ２４に記憶させ、当該設定圧力で混合材料Ｍ３の吐出を行い、ブースター１１のプランジャを等速で下降させるように構成したから、ミキシング装置１３に送出ないし供給される粘性材料Ｍ１、Ｍ２の量を常に一定の割合に保つことができ、混合材料Ｍ３の性状を安定して確保することができる、という効果を得る。
また、塗布開始位置において材料の吐出遅れや、吐出量不足等を効果的に回避して材料の塗布を継続的に行うことができるとともに、塗布する軌跡が塗布開始位置に戻る閉ループ状の材料塗布の場合には、塗布開始位置と塗布終了位置の繋ぎ目のビード形状も安定した形状となり、部分的なビード盛り上がりや、ビードの切れた領域が形成されるような不都合は生じない。
また、温度の変化により材料の粘度が変化しても、その粘度変化したときの安定塗布時の圧力が検出され、当該検出された圧力が、次回サイクルにおける材料吐出開始時の設定圧力として更新されるため、粘度変化に伴って吐出動作が不安定になるという不都合は解消される。
【００３１】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３２】
例えば、前記実施形態では、バランスタンク１２を併設した材料塗布装置１０を示したが、材料供給源２２から粘性材料Ｍ１（Ｍ２）をブースター１１に直接供給する構成の採用を妨げるものではない。
また、前記材料塗布装置１０は、三次元ロボットのアーム先端に取り付けて使用することができ、ロボット本体の制御部と、材料塗布装置１０の制御部を連動させて、自動塗布装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る材料塗布装置の概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う一部断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う一部断面側面図。
【図４】図２のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１０  材料塗布装置
１１  ブースター
１３  ミキシング装置
１４  チャンバ
１５  ノズル
１６  吐出バルブ
２４  コントローラ
３０  シリンダ
４８  圧力センサ
Ｍ１，Ｍ２  粘性材料
Ｍ３  混合材料
【図１】
0004844820.tif 000002
【図２】
0004844820.tif 000003
【図３】
0004844820.tif 000004
【図４】
0004844820.tif 000005