(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ファスナーにシール剤を均一に塗布することが容易なシール塗布装置及びシール塗布方法を提供することである。【解決手段】シール塗布装置１が備えるシール剤吐出装置１１は、ファスナー２５に塗布されるべきシール剤を吐出する。シール剤吐出装置１１は、シール剤が充填されたシールカートリッジ１１２に吐出パンチ１１１を押し込む吐出パンチ送り装置１１３を備える。吐出パンチ送り装置１１３は、シール剤の吐出量が一定に制御されるように吐出パンチ１１１の押し込み力を変化させる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファスナーに塗布されるべきシール剤を吐出するシール剤吐出装置を
具備し、
前記シール剤吐出装置は、前記シール剤が充填されたシールカートリッジに吐出パンチを押し込む吐出パンチ送り装置を備え、
前記吐出パンチ送り装置は、前記シール剤の吐出量が一定に制御されるように前記吐出パンチの押し込み力を変化させる
シール塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシール塗布装置であって、
前記ファスナーの中心軸まわりに前記ファスナーを回転するファスナー回転装置と、
前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置を前記ファスナーの軸方向に相対的に移動するファスナー軸方向送り装置と
を更に具備する
シール塗布装置。
【請求項３】
請求項２に記載のシール塗布装置であって、
前記ファスナー回転装置は、前記ファスナーの回転数を変化させ、
前記ファスナー軸方向送り装置は、前記回転数が増加するときに前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置が前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する送り速度が増加するように、又は、前記回転数が低下するときに前記送り速度が低下するように、前記送り速度を変化させる
シール塗布装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のシール塗布装置であって、
前記シール剤吐出装置は、前記シール剤を吐出するノズルを備え、
前記ファスナーの形状データに基づいて、前記ファスナーの前記軸方向の位置が前記ノズルに一致する前記ファスナーの部位の周速度が一定になるように前記ファスナー回転装置を制御し、前記ファスナーが一回転する間に前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置が前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する距離が一定になるように前記ファスナー軸方向送り装置を制御するコントローラを更に具備する
シール塗布装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載のシール塗布装置であって、
スクレーパを更に具備し、
前記スクレーパは、前記ファスナーの形状に沿うように形成された内側面を備え、
前記スクレーパは、前記内側面が前記ファスナーを向いた状態で前記内側面と前記ファスナーとの間に隙間が形成されるように配置される
シール塗布装置。
【請求項６】
請求項５に記載のシール塗布装置であって、
前記内側面に互いに平行な複数の溝が形成された
シール塗布装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載のシール塗布装置であって、
前記ファスナー回転装置にセットされた状態の前記ファスナーを撮影するカメラを更に具備する
シール塗布装置。
【請求項８】
請求項７に記載のシール塗布装置であって、
前記カメラが前記ファスナーを撮影して生成した画像データに対して画像処理を実行して前記ファスナーの前記シール剤が塗布された部分と前記ファスナーの前記シール剤が塗布されていない部分とを検出する画像処理装置を更に具備する
シール塗布装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかに記載のシール塗布装置であって、
前記ファスナー回転装置は、
前記ファスナーを軸方向に把持する第１把持部及び第２把持部と、
前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方に対してトルクが伝達可能に接続されたモータと
を備える
シール塗布装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のシール塗布装置であって、
前記ファスナー回転装置は、
前記第１把持部及び前記第２把持部が互いに近づくように前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方を付勢する付勢部と、
前記ファスナーの前記中心軸が前記ファスナー回転装置の回転中心軸に一致するように前記ファスナーの芯出しをする芯出し機構と
を備える
シール塗布装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のシール塗布装置であって、
前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方は、先端に向かって細くなるテーパー形状に形成される
シール塗布装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のシール塗布装置であって、
前記シール剤吐出装置は、前記吐出パンチに作用する押し込み反力を検出する反力センサを備える
シール塗布装置。
【請求項１３】
シール剤を一定の吐出量で吐出するステップと、
ファスナーに前記シール剤を塗布するステップと
を具備し、
前記シール剤を一定の吐出量で吐出する前記ステップは、
前記シール剤が充填されたシールカートリッジに吐出パンチを押し込むステップと、
前記シール剤の吐出量が一定に制御されるように前記吐出パンチの押し込み力を変化させるステップと
を含む
シール塗布方法。
【請求項１４】
請求項１３のシール塗布方法であって、
前記シール剤を一定の吐出量で吐出する前記ステップにおいて、ノズルから前記シール剤を吐出し、
前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーの中心軸まわりに前記ファスナーを回転させながら、且つ、前記ノズル及び前記ファスナーを前記ファスナーの軸方向に相対的に移動しながら、前記ファスナーに前記シール剤を塗布する
シール塗布方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシール塗布方法であって、
前記シール剤を塗布する前記ステップは、
前記ファスナーの回転数を変化させるステップと、
前記回転数が増加するときに前記ノズル及び前記ファスナーを前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する送り速度が増加するように、又は、前記回転数が低下するときに前記送り速度が低下するように、前記送り速度を変化させるステップと
を含む
シール塗布方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のシール塗布方法であって、
前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーの形状データに基づいて、前記ファスナーの前記軸方向の位置が前記ノズルに一致する前記ファスナーの部位の周速度が一定になるように前記回転数を制御し、前記ファスナーが一回転する間に前記ファスナー及び前記ノズルが前記ファスナーの軸方向に相対的に移動する距離が一定になるように前記送り速度を制御する
シール塗布方法。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれかに記載のシール塗布方法であって、
前記シール剤を塗布する前記ステップは、スクレーパを用いて前記シール剤を前記ファスナー上で伸ばすステップを含む
シール塗布方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７のいずれかに記載のシール塗布方法であって、
前記ファスナーを互いに異なる複数の回転位置において撮影するステップを更に具備する
シール塗布方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシール塗布方法であって、
前記ファスナーを互いに異なる複数の回転位置において撮影する前記ステップにおいて、前記ファスナーの画像データを生成し、
前記画像データに対して画像処理を実行して前記ファスナーの前記シール剤が塗布された部分と前記ファスナーの前記シール剤が塗布されていない部分とを検出するステップを更に具備する
シール塗布方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至１９のいずれかに記載のシール塗布方法であって、
前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーを軸方向に把持した状態で前記ファスナーを回転させる
シール塗布方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシール塗布方法であって、
第１把持部及び第２把持部を用いて前記ファスナーを把持した状態で前記ファスナーの前記中心軸が回転中心軸に一致するように前記ファスナーの芯出しをするステップを更に具備し、
前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方に対してモータがトルクの伝達が可能に接続され、
前記芯出しをする前記ステップにおいて、前記第１把持部及び前記第２把持部が互いに近づくように前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方を付勢しながら前記ファスナーの芯出しを行う
シール塗布方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至２１のいずれかに記載のシール塗布方法であって、
前記吐出パンチに作用する押し込み反力を検出するステップを更に具備する
シール塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやリベットのようなファスナー（締結部品）を用いて被締結物を締結する技術に関し、特に締結部をシールする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトやリベットのようなファスナー（締結部品）を用いて被締結物を締結する技術は、航空機等の組立てに利用されている。ファスナーを用いて航空機の主翼の部品を締結する場合、燃料漏れを防ぐために締結部をシールする。
【０００３】
図１〜６を参照して、繊維強化プラスチックのような複合材の被締結物を手作業で締結する方法を説明する。
【０００４】
図１を参照して、被締結物としてのワーク１００は、重ねられた複数の複合材部品５１及び５２を含む。ワーク１００の一方側の表面１００ｂから他方側の表面１００ｃへ貫通する皿穴付き孔１００ａを形成する。皿穴付き孔１００ａの皿穴部分は表面１００ｂ側に配置される。ワーク１００は、皿穴付き孔１００ａの皿穴部分を囲む皿穴壁面１００ｄを有する。皿穴付き孔１００ａの形成後、ワーク１００を清掃して皿穴付き孔１００ａを形成したときに生じたバリを取り除く。
【０００５】
図２は、ワーク１００を締結するための締結部品としてのファスナー２５を示す。ファスナー２５は、例えば、ハックタイトファスナーである。ファスナー２５は、皿ボルト２０と、スリーブ４０とを備える。皿ボルト２０は、頭部２１と、円筒部２２と、ねじ部２３とを備える。頭部２１は、頭部上面２１ａと、頭部側面２１ｂとを有する。頭部側面２１ｂは円錐面に形成されている。円筒部２２は、頭部２１とねじ部２３の間に配置される。円筒部２２にはねじが形成されていない。ねじ部２３は、端面２３ａを有する。頭部上面２１ａ及び端面２３ａは、ファスナー２５の軸方向の両端に配置される。スリーブ４０は、円筒部２２に被せられている。円筒部２２の頭部２１に近い部分がスリーブ４０から露出している。スリーブ４０は、頭部２１側に配置された皿部４１と、ねじ部２３側に配置された円筒部４２とを備える。皿部４１は円錐形状に形成されている。
【０００６】
図３を参照して、皿部４１が皿穴壁面１００ｄに突き当たるまで、ファスナー２５を皿穴付孔１００ａに押し込む。皿部４１が皿穴壁面１００ｄに接触した状態で、頭部２１は表面１００ｂから突き出しており、ねじ部２３は表面１００ｃから突き出している。
【０００７】
図４を参照して、エアーハンマー１０１を用いて頭部上面２１ａに衝撃力を繰り返し付与してファスナー２５を打ち込む。
【０００８】
図５を参照して、ファスナー２５がワーク１００に着座するまで、すなわち頭部２１が皿部４１を介して皿穴壁面１００ｄに突き当たるまで、エアーハンマー１０１を用いて頭部上面２１ａに衝撃力を繰り返し付与する。ここで、ファスナー２５が着座したことを作業者が音で判断してエアーハンマー１０１による衝撃力の付与を停止する。
【０００９】
図６を参照して、ナット３０をねじ部２３に装着して複合材部品５１及び５２を締結する。
【００１０】
ここで、締結部をシールするため、皿部４１及び円筒部４２の外側面と、頭部側面２１ｂとにシール剤を手作業で刷毛塗りし、シール剤が完全に塗布されたことを目視で確認する。シール剤を手作業で塗布しているため、作業に時間がかかり、且つ、品質が安定しにくい。
【００１１】
本発明に関連して、特許文献１は、打鋲穴にシール剤を塗布するシール塗布装置を開示している。
【００１２】
本発明に関連して、特許文献２は、複数の被結合部材をリベットにより結合させる打鋲装置を開示している。図７を参照して、この打鋲装置のチャック機構を説明する。打鋲装置のリベット挿入ユニットは、摺動可能に設けられたピストン部材５５６と、ピストン部材５５６に取り付けられるリベット押圧ロッド５５７とを備える。リベット押圧ロッド５５７は、取付部５５７Ｔを備える。ピストン部材５５６は、取付部５５７Ｔと略同一形状で取付部５５７Ｔを嵌め合わすことができる取付穴５５６Ｔを備える。リベット押圧ロッド５５７の先端にチャック機構５７２が設けられる。チャック機構５７２は、コイルバネ５７１の付勢により開閉可能とされ、閉状態となることでリベットの軸部を把持可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−７０３５１号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、ファスナーにシール剤を均一に塗布することが容易なシール塗布装置及びシール塗布方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１６】
本発明によるシール塗布装置（１）は、ファスナー（２５）に塗布されるべきシール剤を吐出するシール剤吐出装置（１１）を具備する。前記シール剤吐出装置は、前記シール剤が充填されたシールカートリッジ（１１２）に吐出パンチ（１１１）を押し込む吐出パンチ送り装置（１１３）を備える。前記吐出パンチ送り装置は、前記シール剤の吐出量が一定に制御されるように前記吐出パンチの押し込み力を変化させる。
【００１７】
上記シール塗布装置は、前記ファスナーの中心軸（Ｓ２５）まわりに前記ファスナーを回転するファスナー回転装置（１２）と、前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置を前記ファスナーの軸方向に相対的に移動するファスナー軸方向送り装置（１３）とを更に具備する。
【００１８】
前記ファスナー回転装置は、前記ファスナーの回転数（ＲＳ）を変化させる。前記ファスナー軸方向送り装置は、前記回転数が増加するときに前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置が前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する送り速度（Ｖｙ）が増加するように、又は、前記回転数が低下するときに前記送り速度が低下するように、前記送り速度を変化させる。
【００１９】
前記シール剤吐出装置は、前記シール剤を吐出するノズル（１１２ａ）を備える。上記シール塗布装置は、前記ファスナーの形状データ（ＦＳＤ）に基づいて、前記ファスナーの前記軸方向の位置が前記ノズルに一致する前記ファスナーの部位の周速度が一定になるように前記ファスナー回転装置を制御し、前記ファスナーが一回転する間に前記ファスナー回転装置及び前記シール剤吐出装置が前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する距離が一定になるように前記ファスナー軸方向送り装置を制御するコントローラ（１４）を更に具備する。
【００２０】
上記シール塗布装置は、スクレーパ（１５）を更に具備する。前記スクレーパは、前記ファスナーの形状に沿うように形成された内側面（１５１ａ、１５２ａ）を備える。前記スクレーパは、前記内側面が前記ファスナーを向いた状態で前記内側面と前記ファスナーとの間に隙間が形成されるように配置される。
【００２１】
前記内側面に互いに平行な複数の溝（１５２ｂ）が形成される。
【００２２】
上記シール塗布装置は、前記ファスナー回転装置にセットされた状態の前記ファスナーを撮影するカメラ（１６１）を更に具備する。
【００２３】
上記シール塗布装置は、前記カメラが前記ファスナーを撮影して生成した画像データに対して画像処理を実行して前記ファスナーの前記シール剤が塗布された部分と前記ファスナーの前記シール剤が塗布されていない部分とを検出する画像処理装置（１６２）を更に具備する。
【００２４】
前記ファスナー回転装置は、前記ファスナーを軸方向に把持する第１把持部（１２３）及び第２把持部（１２５）と、前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方に対してトルクが伝達可能に接続されたモータ（１２２）とを備える。
【００２５】
前記ファスナー回転装置は、前記第１把持部及び前記第２把持部が互いに近づくように前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方を付勢する付勢部（１２６）と、前記ファスナーの前記中心軸が前記ファスナー回転装置の回転中心軸（Ｓ１２）に一致するように前記ファスナーの芯出しをする芯出し機構（１２８）とを備える。
【００２６】
前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方は、先端に向かって細くなるテーパー形状に形成される。
【００２７】
前記シール剤吐出装置は、前記吐出パンチに作用する押し込み反力を検出する反力センサ（１１６）を備える。
【００２８】
本発明によるシール塗布方法は、シール剤を一定の吐出量で吐出するステップと、ファスナー（２５）に前記シール剤を塗布するステップとを具備する。前記シール剤を一定の吐出量で吐出する前記ステップは、前記シール剤が充填されたシールカートリッジ（１１２）に吐出パンチ（１１１）を押し込むステップと、前記シール剤の吐出量が一定に制御されるように前記吐出パンチの押し込み力を変化させるステップとを含む。
【００２９】
前記シール剤を一定の吐出量で吐出する前記ステップにおいて、ノズル（１１２ａ）から前記シール剤を吐出する。前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーの中心軸（Ｓ２５）まわりに前記ファスナーを回転させながら、且つ、前記ノズル及び前記ファスナーを前記ファスナーの軸方向に相対的に移動しながら、前記ファスナーに前記シール剤を塗布する。
【００３０】
前記シール剤を塗布する前記ステップは、前記ファスナーの回転数（ＲＳ）を変化させるステップと、前記回転数が増加するときに前記ノズル及び前記ファスナーを前記ファスナーの前記軸方向に相対的に移動する送り速度（Ｖｙ）が増加するように、又は、前記回転数が低下するときに前記送り速度が低下するように、前記送り速度を変化させるステップとを含む。
【００３１】
前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーの形状データ（ＦＳＤ）に基づいて、前記ファスナーの前記軸方向の位置が前記ノズルに一致する前記ファスナーの部位の周速度が一定になるように前記回転数を制御し、前記ファスナーが一回転する間に前記ファスナー及び前記ノズルが前記ファスナーの軸方向に相対的に移動する距離が一定になるように前記送り速度を制御する。
【００３２】
前記シール剤を塗布する前記ステップは、スクレーパ（１５）を用いて前記シール剤を前記ファスナー上で伸ばすステップを含む。
【００３３】
上記シール塗布方法は、前記ファスナーを互いに異なる複数の回転位置において撮影するステップを更に具備する。
【００３４】
前記ファスナーを互いに異なる複数の回転位置において撮影する前記ステップにおいて、前記ファスナーの画像データを生成する。上記シール塗布方法は、前記画像データに対して画像処理を実行して前記ファスナーの前記シール剤が塗布された部分と前記ファスナーの前記シール剤が塗布されていない部分とを検出するステップを更に具備する。
【００３５】
前記シール剤を塗布する前記ステップにおいて、前記ファスナーを軸方向に把持した状態で前記ファスナーを回転させる。
【００３６】
上記シール塗布方法は、第１把持部（１２３）及び第２把持部（１２５）を用いて前記ファスナーを把持した状態で前記ファスナーの前記中心軸が回転中心軸（Ｓ１２）に一致するように前記ファスナーの芯出しをするステップを更に具備する。前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方に対してモータ（１２２）がトルクの伝達が可能に接続される。前記芯出しをする前記ステップにおいて、前記第１把持部及び前記第２把持部が互いに近づくように前記第１把持部及び前記第２把持部の少なくとも一方を付勢しながら前記ファスナーの芯出しを行う。
【００３７】
上記シール塗布方法は、前記吐出パンチに作用する押し込み反力を検出するステップを更に具備する。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ファスナーにシール剤を均一に塗布することが容易なシール塗布装置及びシール塗布方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、皿穴付き孔が形成された状態を示すワークの断面図である。
【図２】図２は、ワークを締結するためのファスナーを示す。
【図３】図３は、皿穴付き孔にファスナーを押し込んだ状態を示すワークの断面図である。
【図４】図４は、エアーハンマーを用いてファスナーを打ち込んでいる状態を示すワークの断面図である。
【図５】図５は、ファスナーの打ち込みが完了した状態を示すワークの断面図である。
【図６】図６は、ファスナーにナットを装着した状態を示すワークの断面図である。
【図７】図７は、打鋲装置のチャック機構の斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態に係るシール塗布装置の概略図である。
【図９】図９は、シール塗布装置が備える芯出し機構の概略図である。
【図１０】図１０は、シール塗布装置の制御系のブロック図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、シール塗布装置が備えるファスナー回転装置にファスナーをセットするステップを説明するための概念図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、シール塗布装置が備えるファスナー回転装置にファスナーをセットするステップを説明するための概念図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、シール塗布装置が備えるファスナー回転装置にファスナーをセットするステップを説明するための概念図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、シール塗布装置が備えるファスナー回転装置にファスナーをセットするステップを説明するための概念図である。
【図１２】図１２は、ファスナーにシール剤を塗布するステップを説明するための概念図である。
【図１３】図１３は、ファスナー外径とファスナー回転数の関係及びファスナー外径とファスナー軸方向送り速度の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、シール剤を吐出するノズルとファスナーとの位置関係を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態に係るシール塗布装置が備えるスクレーパとファスナーとの位置関係を示す概略図である。
【図１６】図１６は、スクレーパの断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施形態に係るシール塗布装置が備えるシール塗布状態確認装置のブロック図である。
【図１８】図１８は、シール塗布状態確認装置のカメラとファスナーとの位置関係を示す概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施形態に係るシール塗布装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
添付図面を参照して、本発明によるシール塗布装置及びシール塗布方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００４１】
（第１の実施形態）
図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係るシール塗布装置１を説明する。シール塗布装置１は、ファスナー２５の軸部にシール剤を自動で塗布する。ここでは、ファスナー２５が上述のハックタイトファスナーの場合について説明するが、ファスナー２５はリベットでもよく、ボルトでもよい。シール塗布装置１に対して、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が定義される。例えば、Ｘ軸及びＹ軸は水平面を形成する。シール塗布装置１は、ベース１０と、シール剤吐出装置１１と、ファスナー回転装置１２と、ファスナー軸方向送り装置１３とを備える。
【００４２】
シール剤吐出装置１１はファスナー２５に塗布されるべきシール剤を吐出する。シール剤吐出装置１１は、吐出パンチ１１１と、シールカートリッジ１１２と、ノズル１１２ａと、吐出パンチ送り装置１１３と、反力センサ１１６と、支持構造１１７とを備える。支持構造１１７は、シールカートリッジ１１２及び吐出パンチ送り装置１１３をベース１０の上方位置で支持する。シールカートリッジ１１２にはファスナー２５に塗布されるべきシール剤が充填されている。ノズル１１２ａはシールカートリッジ１２に接続されている。ノズル１１２ａの軸方向及びシールカートリッジ１２の軸方向はＺ軸に平行である。吐出パンチ送り装置１１３は、サーボモータ１１４と、ボールネジ１１５とを備える。吐出パンチ送り装置１１３は、吐出パンチ１１１をＺ軸に平行に動かしてシールカートリッジ１１２に押し込む。吐出パンチ１１１がシールカートリッジ１１２に押し込まれることで、ノズル１１２ａからシール剤が吐出される。サーボモータ１１４の回転数が一定になるようにフィードバック制御を実行することで、吐出パンチ送り装置１１３は吐出パンチ１１１をシールカートリッジ１１２に一定速度で押し込む。反力センサ１１６は、吐出パンチ１１１に作用する押し込み反力を検出するロードセル又は圧電素子である。或いは、圧力センサ１１６は、サーボモータ１１４のモータ電流値に基づいて押し込み反力を検出するように構成されてもよい。
【００４３】
ファスナー回転装置１２は、ファスナー２５をファスナー２５の中心軸まわりに回転する。ファスナー２５の中心軸はファスナー２５の軸方向に平行である。ファスナー２５は、ファスナー２５の中心軸がＹ軸に平行になるようにファスナー回転装置１２にセットされる。ファスナー回転装置１２は、回転装置ベース１２１と、モータ１２２と、把持部１２３と、芯押し台１２４と、把持部１２５と、付勢部１２６と、直動ガイド１２７と、芯出し機構１２８とを備える。モータ１２２は、回転装置ベース１２１に対して固定される。モータ１２２のシャフトはＹ軸に平行である。把持部１２５は、モータ１２２のシャフトに対してトルクが伝達可能に接続される。直動ガイド１２７は、芯押し台１２４を回転装置ベース１２１に対してＹ軸に平行に案内する。芯押し台１２４は、把持部１２５がＹ軸に平行な回転軸まわりに回転可能なように把持部１２５を支持する。把持部１２３及び１２５は、互いに向かい合うようにＹ軸に平行な同一直線上に配置される。把持部１２５が把持部１２３に近づくように付勢部１２６が芯押し台１２４を付勢することで、把持部１２３及び１２５は、ファスナー２５をファスナー２５の軸方向に把持する。すなわち、把持部１２３及び１２５は、把持部１２３がファスナー２５の頭部上面２１ａに接触し、把持部１２５が端面２３ａに接触した状態で、ファスナー２５を把持する。把持部１２３及び把持部１２５は、先端に向かって細くなるテーパー形状に形成される。尚、把持部１２３及び把持部１２５の先端は、ファスナー２５のキズ防止及びファスナー２５の表面処理の剥離防止のために適度に面取りしてある。付勢部１２６は、芯押し台１２４を付勢するアクチュエータ又はばねを備える。付勢部１２６は、芯押し台１２４及び把持部１２５の把持部１２３に近づく移動及び遠ざかる移動を許容しながら、芯押し台１２４を付勢する。芯出し機構１２８は、ファスナー２５の中心軸がファスナー回転装置１２の回転中心軸（把持部１２３及び１２５の回転軸）に一致するようにファスナー２５の芯出しをする。モータ１２２は、把持部１２３を回転させる。これにより、ファスナー２５及び把持部１２５も回転する。
【００４４】
図９を参照して、芯出し機構１２８は、複数の当接部１２８ａを備える。当接部１２８ａは芯出しフィンガーとも称される。複数の当接部１２８ａはＹ軸に垂直な面内を可動である。複数の当接部１２８ａがファスナー２５の頭部２１に接触してファスナー２５の中心軸がファスナー回転装置１２の回転中心軸に一致するようにファスナー２５の芯出しをする。
【００４５】
図８を参照して、ファスナー軸方向送り装置１３は、ファスナー回転装置１２をＹ軸に平行に移動する。ファスナー軸方向送り装置１３は、シリンダー１３１と、直動ガイド１３２とを備える。直動ガイド１３２は、回転装置ベース１２１をベース１０に対してＹ軸に平行に案内する。シリンダー１３１は、回転装置ベース１２１をベース１０に対してＹ軸に平行に移動する。
【００４６】
図１０を参照して、シール塗布装置１はコントローラ１４を備える。コントローラ１４は、ファスナー形状データＦＳＤ、吐出パンチ送り速度設定値Ｖ１＊、ファスナー周速度設定値ＣＳ＊、及びリード設定値Ｌ＊を入力し、吐出パンチ送り装置１３、ファスナー回転装置１２、及びファスナー軸方向送り装置１３を制御する。ファスナー形状データＦＳＤは、シール剤が塗布されるべき部位（スリーブ４０及び頭部側面２１ｂ）におけるファスナー２５の軸方向の位置と外径との関係を記述する。吐出パンチ送り速度設定値Ｖ１＊は、吐出パンチ１１１の送り速度を設定する定数である。ファスナー周速度設定値ＣＳ＊は、ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の周速度を設定する定数である。リード設定値Ｌ＊は、ファスナー２５が一回転する間にファスナー回転装置１２及びシール剤吐出装置１１がファスナー２５の軸方向に相対的に移動する距離を設定する定数である。
【００４７】
以下、シール塗布装置１を用いたシール塗布方法を説明する。はじめにファスナー回転装置１２にファスナー２５をセットする。
【００４８】
図１１Ａを参照して、把持部１２３及び１２５の間隔は、ファスナー２５の軸方向の長さよりも離れている。芯出し機構１２８の複数の当接部１２８ａは開いている。ファスナー回転装置１２の回転中心軸が符号Ｓ１２で示され、ファスナー２５の中心軸が符号Ｓ２５で示されている。搬送装置２００がファスナー２５を把持部１２３及び１２５の間に搬送し、ファスナー２５が搬送装置２００からファスナー回転装置１２に引き渡される。
【００４９】
図１１Ｂを参照して、付勢部１２６が把持部１２３及び１２５が互いに近づくように芯押し台１２４及び把持部１２５を付勢した状態で、把持部１２３及び１２５がファスナー２５を軸方向に把持する。ここで、把持部１２３の先端が頭部上面２１ａに接触し、把持部１２５の先端が端面２３ａに接触する。この段階では、ファスナー中心軸Ｓ２５は回転中心軸Ｓ１２と一致していない。
【００５０】
図１１Ｃを参照して、芯出し機構１２８が備える複数の当接部１２８ａが閉じてファスナー２５の頭部２１に接触し、ファスナー中心軸Ｓ２５が回転中心軸Ｓ１２に一致するようにファスナー２５の芯出しをする。このとき、芯押し台１２４及び把持部１２５は、把持部１２３に向かって付勢されているもののＹ軸に平行に進退可能であるため、芯押し台１２４及び把持部１２５の位置が適切な位置に調節される。
【００５１】
図１１Ｄを参照して、芯出し機構１２８が備える複数の当接部１２８ａが開いてファスナー２５から離れる。ファスナー回転装置１２がファスナー２５を回転するとき、複数の当接部１２８ａはファスナー２５から離れた状態に保たれる。
【００５２】
図１２を参照して、ファスナー２５にシール剤を塗布するステップを説明する。シール塗布装置１は、シール剤をノズル１１２ａから一定の吐出量で吐出し、ファスナー２５をファスナー中心軸Ｓ２５まわりに回転させながら、且つ、ノズル１１２ａ及びファスナー２５をファスナー２５の軸方向に相対的に移動させながら、ファスナー２５にシール剤を塗布する。
【００５３】
より具体的には、コントローラ１４は、吐出パンチ１１１が吐出パンチ送り速度設定値Ｖ１＊に一致する一定の吐出パンチ送り速度Ｖ１でシールカートリッジ１１２に押し込まれるように吐出パンチ送り装置１３を制御する。その結果、ノズル１１２ａからシール剤が一定の吐出量で吐出される。このとき、シール剤３００が一定の太さＷで且つ一定の吐出速度Ｖ２で吐出される。上述のファスナー周速度設定値ＣＳ＊はシール剤吐出速度Ｖ２に対応するように予め決定されている。上述のリード設定値Ｌ＊は、シール剤太さＷに対応するように予め決定されている。コントローラ１４は、ファスナー形状データＦＳＤに基づいて、ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の周速度がファスナー周速度設定値ＣＳ＊で一定になるようにファスナー回転装置１２を制御し、ファスナー２５が一回転する間にファスナー回転装置１２及びシール剤吐出装置１１がファスナー２５の軸方向に相対的に移動する距離がリード設定値Ｌ＊で一定になるようにファスナー軸方向送り装置１３を制御する。したがって、外径がファスナー２５の軸方向に沿って一定である円筒部４２にシール剤を塗布しているとき、ファスナー回転装置１２はファスナー２５の回転数ＲＳを一定に保ち、ファスナー軸方向送り装置１３はファスナー回転装置１２のファスナー２５の軸方向の送り速度Ｖｙを一定に保つ。外径がファスナー２５の軸方向に沿って変化する皿部４１や頭部側面２１ｂにシール剤を塗布しているとき、ファスナー回転装置１２はファスナー回転数ＲＳを変化させ、ファスナー軸方向送り装置１３はファスナー軸方向送り速度Ｖｙを変化させる。
【００５４】
図１３は、ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の外径とファスナー回転数ＲＳとの関係、及び、ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の外径とファスナー軸方向送り速度Ｖｙとの関係を示す。すなわち、ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の外径がファスナー２５の軸方向に沿って増加するとき、ファスナー回転数ＲＳ及びファスナー軸方向送り速度Ｖｙは減少する。ファスナー２５の軸方向の位置がノズル１１２ａに一致するファスナー２５の部位の外径がファスナー２５の軸方向に沿って減少するとき、ファスナー回転数ＲＳ及びファスナー軸方向送り速度Ｖｙは増加する。ファスナー回転数ＲＳ及びファスナー軸方向送り速度Ｖｙを同時に減少させる制御、及び、ファスナー回転数ＲＳ及びファスナー軸方向送り速度Ｖｙを同時に増加させる制御は、皿部４１や頭部側面２１ｂのような円錐面にシール剤を均一に塗布するときに好適である。
【００５５】
図１４は、ノズル１１２ａの位置における回転中心軸Ｓ１２（ファスナー中心軸Ｓ２５）に垂直な断面を示している。ここで角度θは、ノズル１１２ａの中心軸Ｓ１１２とファスナー２５の外表面との交点のうちノズル１１２ａに最も近い点Ｐにおけるファスナー２５の周速度を示す周速度ベクトル４０２とノズル１１２ａから吐出されるシール剤の吐出方向を示す吐出方向ベクトル４０１とのなす角である。角度θが鋭角になるようにノズル中心軸Ｓ１１２が回転中心軸Ｓ１２（ファスナー中心軸Ｓ２５）からずれていると、シール剤がファスナー２５にぶつかったときに乱れないため、シール剤の塗布品質が良くなる。尚、ノズル中心軸Ｓ１１２は、図示されるようにＺ軸に平行でもよく、回転中心軸Ｓ１２（ファスナー中心軸Ｓ２５）に垂直な面内でＺ軸に対して傾いていてもよい。尚、シール剤の塗布品質は相対的に悪くなるが、ノズル中心軸Ｓ１１２が回転中心軸Ｓ１２（ファスナー中心軸Ｓ２５）を通っていても良い。
【００５６】
シール剤は、一般的に、高粘度流体であって、時間経過とともに硬化する（粘度が増大する）。そのようなシール剤を用いた場合、吐出パンチ１１１の押し込み力を一定にする制御を行うと、シール剤の定量吐出ができない。そのため、ファスナー２５にシール剤を均一に塗布することが難しい。本実施形態によれば、吐出パンチ送り装置１１３が吐出パンチ１１１の押し込み速度が一定になるように出パンチ１１１の押し込み力を変化させるため、シール剤の吐出量が一定に制御される。そのため、ファスナー２５にシール剤を均一に塗布することが容易である。
【００５７】
また、シール剤を吐出するときに吐出パンチ１１１に作用する押し込み反力を反力センサ１１６で検出することで、ファスナー２５に塗布されるシール剤の品質を管理することができる。
【００５８】
本実施形態においては、把持部１２３及び１２５がファスナー２５を軸方向に把持する。より具手的には、把持部１２３及び１２５は、頭部上面２１ｂに把持部１２３の先端が接触し、端面２３ａに把持部１２５の先端が接触するように、ファスナー２５を把持する。そのため、ファスナー２５の軸部の全周に塗り残しがないようにシール剤を塗布することが原理的には可能である。したがって、本実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法は、ファスナー２５の軸部にシール剤を塗布する用途に好適である。更に、芯出し機構１２８によりファスナー中心軸Ｓ２５を回転中心軸Ｓ１２に確実に一致させることができる。更に、シール剤をファスナー２５に塗布しているとき、ファスナー２５の芯出しをするときに用いた当接部１２８ａがファスナー２５から離れた状態である。そのため、当接部１２８ａがシール剤塗布の邪魔にならない。更に、把持部１２３及び１２５がテーパー形状であるため、ファスナー２５の端部（例えば頭部側面２１ｂ）にシール剤を塗布する場合であっても、把持部１２３及び１２５にシール剤が付着することが防がれる。
【００５９】
上記説明では、芯押し台１２４及び把持部１２５が回転装置ベース１２１に対してＹ軸に平行に可動とされ、モータ１２２及び把持部１２３が回転装置ベース１２１に対してＹ軸方向に不動とされ、付勢部１２６が把持部１２３及び１２５が互いに近づくように芯押し台１２４及び把持部１２５を付勢する。尚、芯押し台１２４及び把持部１２５が回転装置ベース１２１に対してＹ軸に平行に不動とされ、モータ１２２及び把持部１２３が回転装置ベース１２１に対してＹ軸方向に可動とされ、付勢部１２６が把持部１２３及び１２５が互いに近づくようにモータ１２２及び把持部１２３を付勢してもよい。
【００６０】
上記説明では、ファスナー回転装置１２（より具体的には回転装置ベース１２１）がベース１０に対してＹ軸に平行に可動とされ、シール剤吐出装置１１がベース１０に対してＹ軸に平行に不動とされ、シリンダー１３１がファスナー回転装置１２（より具体的には回転装置ベース１２１）をＹ軸に平行に移動する。尚、ファスナー回転装置１２（より具体的には回転装置ベース１２１）がベース１０に対してＹ軸に平行に不動とされ、シール剤吐出装置１１がベース１０に対してＹ軸に平行に可動とされ、シリンダー１３１がシール剤吐出装置１１をＹ軸に平行に移動してもよい。
【００６１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法を説明する。第２の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法は、下記の説明を除いて第１の実施形態と同様である。
【００６２】
図１５を参照して、シール塗布装置１は、スクレーパ１５を備える。スクレーパ１５は、ファスナー２５のシール剤が塗布されるべき部位の形状に対応するように形成される。例えば、スクレーパ１５は、スリーブ４０の形状に沿った円錐部分付き円筒体を縦に２分割した形状に形成される。スクレーパ１５は、皿部４１に対応する部分円錐部１５１と、円筒部４２に対応する部分円筒部１５２とを備える。
【００６３】
図１６を参照して、部分円錐部１５１の内側面１５１ａは、皿部４１の形状に沿うように形成される。部分円筒部１５２の内側面１５２ａは、円筒部４２の形状に沿うように形成される。また、内側面１５２ａには、互いに平行な複数の溝１５２ｂが形成されることが好ましい。例えば、複数の溝１５２ｂは、上記円錐部付き円筒体の円筒部分の内側面に形成された螺旋溝の部分である。スクレーパ１５は、内側面１５１ａが皿部４１を向き且つ内側面１５２ａが円筒部４２を向いた状態で、内側面１５１ａと皿部４１の間及び内側面１５２ａと円筒部４２の間にそれぞれ隙間が形成されるように回転装置ベース１２１に取り付けられる。
【００６４】
本実施形態によれば、スリーブ４０上のシール剤がスクレーパ１５によって伸ばされる。したがって、シール剤の塗布膜を薄くすることができる。また、シールカートリッジ１１２内にエアが混入していた場合であっても、スリーブ４０の表面にシール剤が塗布されない部分（塗り漏れ部分）が発生することが防がれる。更に、内側面１５２ａの複数の溝１５２ｂは次の効果を奏する。複数の溝１５２ｂがなければスクレーパ１５の外側にはみ出していたはずのシール剤が、複数の溝１５２ｂに充填されてファスナー２５へ塗布されるため、少量のシール剤で多くのファスナー２５を塗布できる。尚、内側面１５１ａに溝を形成してもよい。
【００６５】
更に、スクレーパ１５をゴムのような柔軟な材料で形成すれば、スクレーパ１５とファスナー２５との隙間を小さくしてシール剤の塗布膜を更に薄くすることができる。或いは、スクレーパ１５のかわりに、波形のスクレーパ、ブラシ、又は、へらを用いてもよい。
【００６６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法を説明する。第３の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法は、下記の説明を除いて第１又は第２の実施形態と同様である。
【００６７】
図１７を参照して、第３の実施形態に係るシール塗布装置１は、シール塗布状態確認装置１６を備える。シール塗布状態確認装置１６は、カメラ１６１と、画像処理装置１６２と、出力装置１６３と、記憶装置１６４とを備える。
【００６８】
図１８を参照して、カメラ１６１は、ファスナー回転装置１２にセットされた状態（把持部１２３及び１２５に把持された状態）のファスナー２５を撮影して画像データを生成する。ここで、ファスナー回転装置１２がファスナー２５を回転させることで、互いに異なる複数の回転位置においてファスナー２５を撮影することができる。したがって、ファスナー２５の全周のシール剤の塗布状態を確認することができる。
【００６９】
画像処理装置１６２は、カメラ１６１が生成した画像データに対して画像処理を実行して、ファスナー２５のシール剤が塗布された部分（塗布部分）とファスナー２５のシール剤が塗布されていない部分（塗り漏れ部分）とを検出する。ここで、ファスナー２５の皿ボルト２０及びスリーブ４０が金属製であり、シール剤が黒色であると、塗布部分（黒色部分）及び塗り漏れ部分（金属色部分）の検出が容易である。
【００７０】
出力装置１６３は、塗り漏れ部分が検出された場合にエラーを出力する。この場合、塗り漏れ部分に手作業でシール剤を塗布する。出力装置１６３は、画像処理前のファスナー２５の画像や画像処理後のファスナー２５の画像を出力してもよい。
【００７１】
記憶装置１６４は、画像処理前の画像データ、画像処理後の画像データ、及び、塗布部分及び塗り漏れ部分の検出結果をファスナー２５の識別子と対応付けて記録する。これらは、品質管理等に利用される。
【００７２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法を説明する。第４の実施形態に係るシール塗布装置１及びシール塗布方法は、下記の説明を除いて第１乃至第３の実施形態と同様である。
【００７３】
図１９を参照して、把持部１２３が旋盤などに使われる三つ爪チャック１２９で置き換得られ、芯出し機構１２８は設けられない。本実施形態では、三つ爪チャック１２９がファスナー２５の頭部２１をチャックしてファスナー２５の芯出しをする。本実施形態では、塗り漏れ部分が発生しないように頭部側面２１ｂの全周にシール剤を塗布することは困難であるが、スリーブ４０については第１乃至第３の実施形態と同様にシール剤を塗布することができる。
【００７４】
以上、実施形態を参照して本発明によるシール塗布装置及びシール塗布方法を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、上記実施形態に様々な変更を加えたものも本発明に含まれる。
【００７５】
例えば、ファスナー２５のねじ部２３又は円筒部４２に接触してファスナー中心軸Ｓ２５がファスナー回転装置１２の回転中心軸Ｓ１２に一致するようにファスナー２５の芯出しをする別の芯出し機構１２８を追加してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…シール塗布装置
１０…ベース
１１…シール剤吐出装置
１１１…吐出パンチ
１１２…シールカートリッジ
１１２ａ…ノズル
１１３…吐出パンチ送り装置
１１４…サーボモータ
１１５…ボールネジ
１１６…反力センサ
１１７…支持構造
１２…ファスナー回転装置
１２１…回転装置ベース
１２２…モータ
１２３…把持部
１２４…芯押し台
１２５…把持部
１２６…付勢部
１２７…直動ガイド
１２８…芯出し機構
１２８ａ・・・当接部
１２９…三つ爪チャック
１３…ファスナー軸方向送り装置
１３１…シリンダー
１３２…直動ガイド
１４…コントローラ
１５…スクレーパ
１５１…部分円錐部
１５１ａ…内側面
１５２…部分円筒部
１５２ａ…内側面
１５２ｂ…溝
１６…シール塗布状態確認装置
１６１…カメラ
１６２…画像処理装置
１６３…出力装置
１６４…記憶装置
２５…締結部品（ファスナー）
２０…皿ボルト
２１…頭部
２１ａ…頭部上面
２１ｂ…頭部側面（円錐面）
２２…円筒部
２３…ねじ部
２３ａ…端面
３０…ナット
４０…スリーブ
４１…皿部（円錐部）
４２…円筒部
５１、５２…複合材部品
１００…ワーク（被締結物）
１００ａ…皿穴付き孔
１００ｂ、１００ｃ…表面
１００ｄ…皿穴壁面
１０１…エアーハンマー
２００…搬送装置
３００…シール剤
４０１…吐出方向ベクトル
４０２…周速度ベクトル
５５６…ピストン部材
５５６Ｔ…取付穴
５５７…リベット押圧ロッド
５５７Ｔ…取付部
５７１…コイルばね
５７２…チャック機構
ＦＳＤ…ファスナー形状データ
Ｖ１＊…吐出パンチ送り速度設定値
ＣＳ＊…ファスナー周速度設定値
Ｌ＊…リード設定値
Ｖ１…吐出パンチ送り速度
Ｖ２…シール剤吐出速度
Ｖｙ…ファスナー軸方向送り速度
ＲＳ…ファスナー回転数
Ｗ…シール剤太さ
Ｓ１２…回転中心軸
Ｓ２５…ファスナー中心軸
Ｓ１１２…ノズル中心軸
θ…角度
【図１】
2012240015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012240015.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2012240015.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2012240015.tif 000012
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2012240015.tif 000014
【図１１Ｃ】
2012240015.tif 000015
【図１１Ｄ】
2012240015.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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