(57)【要約】  【課題】シーリングガンの吐出休止中におけるノズルからの液垂れを確実に防止する。  【解決手段】シーリングガン３の吐出休止中に、ノズル６を二重筒構造のノズルキャップ９に差し込んでそのノズルキャップ９の内部空間Ｒを密閉空間とする。内部空間Ｒを密閉空間としたまま所定ストロークＳ１だけ内筒１０と外筒１１を相対移動させてノズルキャップ内圧を昇圧させる。その昇圧したノズルキャップ内圧をノズル６の吐出口７に作用させて、その吐出口７からのシーリング材の液垂れを阻止する。  【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから粘稠な液体を吐出しながら塗布する塗布ガンに適用されて、非塗布時におけるノズルからの液垂れを防止する装置であって、
液体の非塗布時にノズルの吐出口からの液体の流出に対抗し得る圧力を付与する手段を備えていることを特徴とする塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項２】
圧力付与手段は、ノズルにかぶせることによりノズルの周囲を密閉空間とした上でその密閉空間であるノズルキャップ内圧を高めることが可能なノズルキャップをもって構成されていて、
そのノズルキャップ内圧をもってノズルの吐出口に液体の流出に対抗し得る圧力を付与するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項３】
ノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項４】
ノズルキャップは有底筒状の二重筒構造となっていて、密閉状態を保ちつつ一方の筒体と他方の筒体とを軸心方向に相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項５】
ノズルキャップ内圧を高めるための筒体同士の相対移動方向と逆方向に筒体同士を付勢する弾性体を備えていることを特徴とする請求項４に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項６】
塗布ガンは産業用ロボットのアームに支持されているのに対して、ノズルキャップは定位置固定式のものとなっていて、
産業用ロボットの自律動作によりノズルにノズルキャップをかぶせながらそのノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようになっ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塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項７】
塗布ガンは定位置固定式のものであるのに対して、ノズルキャップはアクチュエータによる可動式のものとなっていて、
ノズルキャップのアプローチ動作によりノズルにノズルキャップをかぶせながらそのノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようになっ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塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項８】
圧力付与手段は、液体の非塗布時におけるノズルの液体供給通路のうちノズルの吐出口よりも上流側にそのノズルの吐出口からの液体の流出に対抗し得る負圧を付与する手段をもって構成されていることを特徴とする請求項１に記載に塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項９】
負圧付与手段は、ノズルの液体供給通路に連通するシリンダ室内にプランジャを収容配置することにより構成されていて、
このプランジャを進退移動させることで負圧が付与されるようになっていることを特徴とする請求項８に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【請求項１０】
シリンダ室に隣接してオリフィスが設けられていて、このオリフィスでの作動流体の流通に基づく負圧発生に応じてプランジャが進退移動するようになっていることを特徴とする請求項９に記載の塗布ガンの液垂れ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高粘度で粘稠なシーリング材を塗布するためのシーリングガンに代表されるような塗布ガンの液垂れ防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボット（シーリングロボット）を母機としてそのロボットアームにシーリングガンを支持させ、高粘度で粘稠なシーリング材（シール剤）をガンノズルから吐出しながらシーリングガンを所定の軌跡に沿って動かすことで自動車の車体パネル等の構造物に自動塗布するようにした技術が特開平１１−２０７２４２号公報、特開平９−２７６９８５号公報および特開平８−２７６９８５号公報等で知られている。
【０００３】
そして、上記シーリングガンにおける液垂れ防止技術として特許文献１に記載のものが提案されている。同特許文献１に記載のシーリングガンでは、シーリング材の吐出制御を司る開閉弁とは別にノズルの上流側に逆止弁を設けて、その逆止弁を上記開閉弁の開弁時にはシーリング材の圧力で開弁し且つ開閉弁の閉弁時にはばね力で閉弁させることにより、シーリング材の供給停止時にシーリング材供給通路内に残留したシーリング材がノズルから滴下もしくは流出する現象すなわちいわゆる液垂れを防止するようになっている。
【特許文献１】実開平６−３４７６９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、逆止弁による相応の液垂れ防止効果は認められるものの、逆止弁をノズルの先端の吐出口に近付けるのに自ずと限界があり、したがってノズルの吐出口から逆止弁までの間に残留しているシーリング材についてはなおもその液垂れが発生することになる。
【０００５】
そして、逆止弁を設けてもなおも不可避とされる液垂れ対策としてはガン停止位置の下方に用意したトレイ等で受けることが行われるが、トレイの定期的な清掃や交換が必要となるとともにシーリング材の無駄が発生するほか、ノズルから垂れ下がるようにして付帯しているシーリング材については次のサイクルの塗布作業時に塗布量不均一部の発生原因となるなど二次的不具合の発生が余儀なくされる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ノズルからの液垂れを確実に防止できるようにした構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ノズルから粘稠な液体を吐出しながら塗布する塗布ガンに適用されて、非塗布時におけるノズルからの液垂れを防止する装置であって、液体の非塗布時にノズルの吐出口からの液体の流出に対抗し得る圧力を付与する手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
より具体的には、例えば請求項２に記載のように、圧力付与手段は、ノズルにかぶせることによりノズルの周囲を密閉空間とした上でその密閉空間であるノズルキャップ内圧を高めることが可能なノズルキャップをもって構成されていて、そのノズルキャップ内圧をもってノズルの吐出口に液体の流出に対抗し得る圧力を付与するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
ノズルキャップ内圧を高めるには、ノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させるものとし、例えば請求項３，４に記載のように、ノズルキャップを有底筒状の二重筒構造として、密閉状態を保ちつつ一方の筒体と他方の筒体とを軸心方向に相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようにする。
【００１０】
また、塗布ガンが例えば産業用ロボットのアームに支持されている場合には、ノズルキャップは定位置固定式のものとし、産業用ロボットの自律動作によりノズルにノズルキャップをかぶせながらそのノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようにする。もしくは、塗布ガンが定位置固定式のものである場合には、ノズルキャップはアクチュエータによる可動式のものとし、ノズルキャップのアプローチ動作によりノズルにノズルキャップをかぶせながらそのノズルキャップの一部とノズルとを相対移動させることでノズルキャップ内圧を高めるようにするものとする。
【００１１】
したがって、請求項１に記載の発明では、液体の非塗布時にノズルの吐出口からの液体の流出に対抗し得る圧力を付与するべく、例えばノズルの吐出口である開口面に、垂れ落ちようする粘稠な流体に対抗し得るだけの圧力を付与することにより、ノズル内に残留している粘稠な流体をそのままの状態で保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルからの液垂れを確実に防止することができ、粘稠な液体の無駄がなくなって材料歩留まりが向上するほか、粘稠な流体の塗布品質の安定化と向上が図れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜４は本発明の好ましい実施の形態を示しており、高粘度で且つ粘稠なシーリング材を吐出しつつ塗布するシーリングガンの例を示している。
【００１４】
図１に示すように、母機であるティーチングプレイバック型のシーリングロボット（産業用ロボット）１にはそのアーム２の先端に塗布ガンとしてのシーリングガン３が装着されていて、このシーリングガン３にはシーリング材供給装置４からシーリング材Ｓが定量供給される。シーリングガン３はガン本体５の先端に先細りのノズル６を備えていて、シーリングロボット１の自律動作により予め設定された移動軌跡に沿ってシーリングガン３を移動させることにより、ノズル６先端の吐出口７（図２参照）からシーリング材Ｓが吐出されながら被塗物である所定のワークＷにそのシーリング材Ｓがビード状に順次塗布される。なお、周知のようにシーリングガン３には開閉弁が内蔵されており、その開閉動作に応じてガン本体５の先端のノズル６からシーリング材Ｓの吐出またはその停止が行われるようになっている。
【００１５】
ここで、ワークＷの入れ換え等に際してシーリング材Ｓの吐出が停止される際には、シーリングロボット１はシーリングガン３を待機位置（＝原点位置）Ｐまで移動させた上でその位置で次の塗布指令があるまで待機する。その待機位置Ｐには圧力付与手段としてホルダ８に固定された定位置固定式のノズルキャップ９が用意されており、図２，３に示すようにその待機動作に先立ってシーリングロボット１の自律動作によりノズル６を真上からノズルキャップ９内に差し込んでその状態を保持するものとする。
【００１６】
圧力付与手段としてのノズルキャップ９は、図２に示すように筒体たる有底円筒状の内筒１０と上端にフランジ部１１ａを有する同じく筒体たる外筒１１とをＯリング１２を介して相対移動可能にはめ合わせたいわゆる二重筒構造のもので、両者の間には内筒１０に対して外筒１１を上方に付勢する弾性体として圧縮コイルスプリング１３が介装されている。また、外筒１１の上端のフランジ部１１ａはシーリングガン３のガン本体５の着座面となるべき領域であることを考慮してその部分にもＯリング１４を装着してある。
【００１７】
したがって、ノズル６からのシーリング材Ｓの吐出が停止し且つそのシーリングガン３を待機位置Ｐにて待機させる際には、図２，３に示すように待機位置Ｐにあるノズルキャップ９に対してシーリングロボット１の自律動作によりその真上からノズル６を差し込み、外筒１１のフランジ部１１ａに対してガン本体５を着座させる（図３の状態）。この時、外筒１１のフランジ部１１ａとガン本体５との間にはＯリング１４が、同様にノズルキャップ９を形成している内筒１０と外筒１１との間にはＯリング１２がそれぞれ介装されていることから、これをもって少なくとも吐出口７を含むノズル６の周囲の空間すなわちノズルキャップ９の内部空間Ｒが完全なる密閉空間となる。
【００１８】
そして、図３の状態からなおもストロークＳ１だけ外筒１１をガン本体５とともに内筒１０に対して押し下げてその状態すなわち図４の状態を保持し、この状態をもってシーリングガン３を待機させるものとする。すなわち、ストロークＳ１だけ押し下げた位置をティーチングデータ上での待機位置（＝原点位置）Ｐとして予め設定しておく。この内筒１０と外筒１１との相対移動に応じてノズルキャップ９の内部空間Ｒの容積が減少し、この密閉状態を維持したままでの内筒１０と外筒１１との相対移動に伴うノズルキャップ９の内部空間容積の減少はノズルキャップ内圧の上昇にほかならない。そして、その昇圧したノズルキャップ内圧がノズル６の吐出口７にそのまま作用し、ノズル６内に残留していて吐出口７から垂れ落ちようとするシーリング材Ｓに対抗することになる。その結果として、シーリングガン３の待機中におけるノズル６の吐出口７からの液垂れが確実に阻止される。
【００１９】
図５は本発明の第２の実施の形態を示し、シーリングガン２３を定位置固定式としたシーリング材塗布装置に適用した場合の例を示している。すなわち、ベース２１より立設したガンスタンド２２にシーリングガン２３が下向きに装着されていて、シーリングガン２３のノズル６からシーリング材を定量吐出する一方で、図示しないハンドリングロボット等に支持された被塗物としてのワークを所定の軌跡に沿って動かしながらシーリング材をビード状に塗布する場合の例を示している。
【００２０】
図５に示すように、ベース２１に立設したブラケット２４にはスイングアーム２５がヒンジピン２６を介して回転可能に装着されていて、アクチュエータであるスイングシリンダ（エアシリンダ）２７の伸縮作動に応じてスイングアーム２５が直立位置Ｐ１と退避位置である水平位置Ｐ２との間でスイング動作可能となっている。なお、スイングアーム２５が直立位置Ｐ１にある状態では、後述するノズルキャップ９とシーリングガン２３のノズル６とが同一軸線上に位置するように設定されていて、スイングアーム２５の直立位置Ｐ１はブラケット２４側のストッパー２８とスイングアーム２５側のストッパー２９との当接によって規制される。
【００２１】
スイングアーム２５の先端にはアクチュエータとしてシフト動作用のエアシリンダ３０が装着されていて、そのピストンロッドにはホルダ３１を介して図２〜４に示したものと同様の圧力付与手段としてのノズルキャップ９が上向きに装着されている。
【００２２】
したがって、このように構成されたシーリング材塗布装置によれば、先に説明したようにシーリングガン２３のノズル６からシーリング材を吐出しながら図示しないワーク側を動かしてシーリング材の塗布作業を行う場合には、ノズルキャップ９はスイングアーム２５とともに退避位置である水平位置Ｐ２で待機していて、これによりワークとの干渉が回避される。
【００２３】
その一方、ワークの入れ換え等に際してノズル６からのシーリング材の吐出が停止されると、ワークの搬出を待ってスイングアーム２５が水平位置Ｐ２から直立位置Ｐ１まで移動すなわちアプローチ動作して位置決めされる。さらにスイングアーム２５の直立位置Ｐ１にてさらなるアプローチ動作としてエアシリンダ３０の伸長動作によりノズルキャップ９が押し上げられて、以降はノズルキャップ９が図２〜４と全く同様の挙動をすることになる。すなわち、図３と同様にして外筒１１がガン本体５に着座するとノズル６の周囲の空間であるノズルキャップ９の内部空間Ｒが密閉空間となり、その状態のままで外筒１１と内筒１０とが相対移動して密閉空間Ｒの容積が減少することでノズルキャップ内圧が昇圧する。その結果として、昇圧したノズルキャップ内圧がノズル６の吐出口７に作用してその吐出口７からの液垂れが阻止されることになる。
【００２４】
図６，７は本発明の第３の実施の形態を示し、先の第１，２の実施の形態ではいわゆる正圧の付与により非塗布時におけるノズル６からの液垂れを防止するようにしているのに対して、この第３の実施の形態では負圧の付与によりノズル６からの液垂れを防止するようにしたものである。なお、本実施の形態では、シーリングガン３は図１，２に示した第１の実施の形態のように可動式のものであってもよく、また図５に示した第２の実施の形態のように定位置固定式のものであってもよい。
【００２５】
図６に示すように、シーリングガン３３におけるガン本体５とノズル６とにまたがるようにして液体供給通路としてシーリング材供給通路３１が形成されており、図１と同様にシーリング材供給装置４からシーリング材供給通路３１を通してノズル６にシーリング材Ｓが定量供給される。
【００２６】
ガン本体５にはそのシーリング供給通路３１と直交するようにシリンダチューブ３２が一体に形成されていて、そのシリンダチューブ３２のシリンダ室３４内にはシーリング材供給通路３１に臨むようにしてその軸心方向に進退移動可能なプランジャ３５が収容配置されている。なお、プランジャ３５にはそのシール性確保のためにＯリング３６が装着されている。また、シリンダチューブ３２の端部にはシーリング材供給通路３１側へのプランジャ３５の前進限位置を規制するための段部３７が形成されている。
【００２７】
シリンダチューブ３２にはオリフィス３８が形成されたオリフィスブロック３９が装着されていて、このオリフィスブロック３９とプランジャ３５およびシリンダチューブ３２の三者をもってシリンダ室３４の一部を隔離するようにして圧力室４０が形成されているともに、圧力室４０は小径のポート４１を介してオリフィス３８のスロート部３８ａに連通している。すなわち、シリンダチューブ３２とプランジャ３５および圧力室４０は後述するように圧縮空気を作動流体とするシリンダ４２を形成している。
【００２８】
オリフィス３８の上流側には管路４３を介して電磁弁４４の切り換え動作に応じ空気圧力源４５から作動流体として所定圧力Ｐ1の圧縮空気が導入されるようになっている一方、オリフィス３８の下流側は管路４６を介して電磁弁４７の切り換え動作に応じ大気開放可能となっている。なお、電磁弁４７には消音器４８が付設されている。そして、後述するようにオリフィス３８を圧縮空気が通流しているときには、それに伴って圧力室４０に負圧Ｐ2が発生するようになっている（図７参照）。すなわち、シリンダ４２とオリフィス３８のほか電磁弁４４，４７および空気圧力源４５等により、必要に応じてノズル６内のシーリング材Ｓに負圧Ｐ2を付与するための圧力付与手段たる負圧付与手段が形成されている。
【００２９】
したがって、この第３の実施の形態では、ノズル６によるシーリング材Ｓの通常塗布時には、図６に示すように一方の電磁弁４４が開状態で他方の電磁弁４７が閉状態にあることから、空気圧力源４５からの空気圧Ｐ1がそのまま圧力室４０に導入され、その空気圧Ｐ1を受けてプランジャ３５は同図に示すように矢印Ａ方向に前進限位置まで前進してその位置に保持される。これにより、シーリング材Ｓはシーリング材材供給通路３１を経て吐出口７から吐出される。
【００３０】
その一方、シーリング材Ｓの非塗布時には、一方の電磁弁４４を開状態としたままでもう一方の電磁弁４７も開状態とすると、オリフィス３８を空気圧Ｐ1が通流するようになり、それに伴って圧力室４０には負圧Ｐ2が発生する。この負圧Ｐ2を受けてプランジャ３５は図７に示すように矢印Ｂ方向に後退動作し、負圧Ｐ2が作用している限りはその位置に保持される。このプランジャ３５の後退動作に伴いシーリング材供給通路３１内のシーリング材Ｓの一部がシリンダチューブ３２側に吸引され、同時に同図に示すようにノズル６内に残留しているシーリング材Ｓの端末Ｑが吐出口７よりも上方側に吸い上げられる。これにより非塗布時における吐出口７からのシーリング材Ｓの液垂れが阻止されることになる。
【００３１】
なお、ノズル６内に残存しているシーリング材Ｓに負圧が作用した後に双方の電磁弁４４，４７を共に閉状態とすることで図７の状態が自己保持される。
【００３２】
このように、負圧吸引力を利用した第３の実施の形態においても第１，２の実施の形態と同様にノズル６からのシーリング材Ｓの液垂れを確実に阻止できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、シーリングロボットを主体とするシーリング材塗布装置の全体構成を示す説明図。
【図２】図１のシーリングガンとキャップとの関係を示す要部拡大説明図。
【図３】図２の作動説明図。
【図４】図２の作動説明図。
【図５】本発明の第２の実施の形態として定位置固定式のシーリングガンを備えたシーリング材塗布装置の全体構成を示す説明図。
【図６】本発明の第３の実施の形態としてシーリングガンのノズル付近の構造を示す塗布時の要部断面説明図。
【図７】図６の状態から非塗布状態に切り換えたときの要部断面説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１…シーリングロボット（産業用ロボット）
２…ロボットアーム
３…シーリングガン（塗布ガン）
５…ガン本体
６…ノズル
７…吐出口
９…ノズルキャップ（圧力付与手段）
１０…内筒（筒体）
１１…外筒（筒体）
１３…圧縮コイルスプリング（弾性体）
２３…シーリングガン（塗布ガン）
２７…スイングシリンダ（アクチュエータ）
３０…エアシリンダ（アクチュエータ）
３１…シーリング材供給通路（液体供給通路）
３２…シリンダチューブ
３３…シーリングガン
３４…シリンダ室
３５…プランジャ
３８…オリフィス（負圧付与手段および圧力付与手段）
４０…圧力室
４２…シリンダ（負圧付与手段および圧力付与手段）
４４…電磁弁（負圧付与手段および圧力付与手段）
４５…空気圧力源（負圧付与手段および圧力付与手段）
４７…電磁弁（負圧付与手段および圧力付与手段）
Ｒ…密閉空間（ノズルキャップの内部空間）
Ｓ…シーリング材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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