JP5721241B2 - 発泡シール材の自動貼り付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のボディやフロントガラス等のワークの貼り付け面に、発泡シール材を自動的に貼り付けることが可能な発泡シール材の自動貼り付け装置に関する。

自動車のボディを構成する鋼板や、フロントガラスに、防音、防水、防振、防塵等を目的として、ゴム系発泡層からなり、直線状の発泡シール材が、貼り付け面に合わせて変形されて貼り付けられる。自動車のボディを構成する鋼板等の貼り付け面は３次元方向に曲がった複雑な曲面であることが多い。

従来、このような発泡シール材の貼り付けは作業員の手作業にて以下の手順で行われていた。発泡シール材の裏面には、その裏面に形成された粘着層を介して離型紙が接着されている。作業者はこの離型紙を剥離し、ワークの貼り付け面に型紙を当て、
この型紙に沿って、発泡シール材を貼り付け面に貼り付けていた。

しかしながら、このような作業は工数が多いことに加え、貼り付け作業を繰り返し行うには作業者の相当な集中力が必要であり、発泡シール材の貼り付け位置のバラツキが発生するという問題があった。

特許文献１には、直線状の発泡シール材の貼り付け作業を自動化することにより、貼り付け作業工数、貼り付け位置のバラツキの削減を実現した発泡シール材の自動貼り付け装置が開示されている。

詳しくは、この発泡シール材の自動貼り付け装置は、複数のリンク板が連結軸を介して互いに連結されてなる連結リンク、これらのリンク板の下面に取り付けられて発泡シール材を掴むハンド、離型紙をその先端部から部分的に剥離するチャック、及び部分的に剥離された離型紙と発泡シール材との間のスペースに挿入された状態で、水平方向に走行することにより、離型紙の全部を剥離する走行バーと、を備えて構成される。そして、前記連結リンクを直線から曲線の形状に変形させ、これにより発泡シール材を貼り付け面の形状に合わせて変形させた後に、ワークの貼り付け面に貼り付けるというものである。

特開２０１２−１５３２８６号公報

特許文献１に記載された装置によれば、連結リンクを用いて直線状の発泡シール材を変形させているところ、その変形には一定の制限があるため、発泡シール材を自由に変形することができないという問題を有していた。例えば、同装置は、発泡シール材を円形や四角形等の閉ループ形状に変形して貼り付けることは困難であった。

本発明の発泡シール材の自動貼り付け装置は、裏面に離型紙が粘着層を介して接着された発泡シール材を、該離型紙を剥離した後にワークの貼り付け面に貼り付ける発泡シール材の自動貼り付け装置において、
前記発泡シール材がプリセットされるプリセット装置と、前記発泡シール材をクランプするクランプ装置と、前記発泡シール材のクランプが解除された状態で該発泡シール材の裏面に空気を吹き付け、該発泡シール材を空気圧により浮遊させる空気浮遊装置と、前記発泡シール材を前記ワークの貼り付け面に押し付ける押し付けローラと、を有する貼り付けハンドと、前記クランプ装置によりクランプされた前記発泡シール材の離型紙を剥離する剥離装置と、前記貼り付けハンドを移動させる移動装置と、を備える。

前記貼り付けハンドは、前記離型紙が剥離された前記発泡シール材を浮遊させた状態で、前記押し付けローラにより前記ワークの貼り付け面に押し付け、かつ前記貼り付けハンドの移動に伴って前記発泡シール材を送り出すことにより、前記発泡シール材を前記ワークの貼り付け面に貼り付けることを特徴とする。

本発明の発泡シール材の自動貼り付け装置によれば、直線状の発泡シール材から離型紙を剥離し、当該発泡シール材を円形や、四角形等の形状を含む所望の形状に変形してワークの貼り付け面に貼り付けることができる。

本発明の実施形態における発泡シール材の自動貼り付け装置１００の全体構成を示す平面図である。 ロボットの構成を示す図である。 プリセット装置の正面図である。 プリセット装置の側面図である。 貼り付けハンドの正面図である。 剥離装置の動作を説明する図である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（プリセット装置へのアプローチ）である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（発泡シール材のクランプ）である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（発泡シール材の浮遊の準備） 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（発泡シール材の浮遊）である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（発泡シール材の再クランプと、離型紙の剥離準備）である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（離型紙が剥離された発泡シール材の浮遊の準備）である。 貼り付けハンドの動作を説明する側面図（発泡シール材の浮遊）である。 貼り付けハンドによる発泡シール材の貼り付け動作を説明する図である。

以下、本発明の実施形態における発泡シール材の自動貼り付け装置１００を図１乃至図１４に基づいて説明する。

＜発泡シール材の自動貼り付け装置１００の概略の説明＞
本発明の実施形態における発泡シール材の自動貼り付け装置１００は、裏面全体に離型紙５１が粘着層を介して接着された発泡シール材５０を、離型紙５１を剥離した後にワークＷの貼り付け面に貼り付ける装置である。発泡シール材５０は直線状の形状（細長の直方体形状）を有している。

発泡シール材の自動貼り付け装置１００は、発泡シール材５０をハンドリングする貼り付けハンド２０、発泡シール材５０がプリセットされるプリセット装置３０、離型紙５１を剥離する剥離装置４０、貼り付けハンド２０が取り付けられ、これを自由に移動させるロボット１０（移動装置の一例）を含んで構成される。

そして、貼り付けハンド２０は、プリセット装置３０から発泡シール材５０をピックアップし、離型紙５１が剥離装置４０により剥離された発泡シール材５０を空気浮遊装置２４により浮遊させた状態で、押し付けローラ２７を用いてワークＷの貼り付け面に押し付け、かつ貼り付けハンド２０の移動に伴って発泡シール材５０を送り出すことにより、発泡シール材５０をワークＷの貼り付け面に貼り付ける。

これにより、発砲シール材５０を円形や、四角形等の形状を含む所望の形状に変形してワークＷの貼り付け面に貼り付けることができる。

＜発泡シール材の自動貼り付け装置１００の詳細な説明＞
以下、発泡シール材の自動貼り付け装置１００の構成を詳しく説明する。図１に示すように、ロボット１０の周囲には、プリセット装置３０、剥離装置４０、ワークＷが配置される。ワークＷは、例えば自動車の鋼材からなるボディ部品であり、その両端付近に円形の孔部Ｈ１，Ｈ２が形成されている。この孔部Ｈ１，Ｈ２の周りの鋼材表面に発泡シール材５０が円形に変形されて貼り付けられる。

プリセット装置３０は、基台３１上に敷設された互いに平行であるレール３２ａ，３２ｂ上を直線往復運動するキャリア３３を備える。基台３１上は、図示しないがキャリア３３を駆動する駆動手段（モータ、ギアなど）が設けられている。

図１及び図３に示すように、キャリア３３はレール３２ａ，３２ｂに直交する方向に直線状に延びた一対の支持壁の間に溝部を有する。直線状に延びた発泡シール材５０は、離型紙５１が溝部の底側に位置するように、溝部の長手方向に沿って嵌め込まれる。溝部の深さ（ｄ）は離型紙５１を含めた発泡シール材５０の厚さ（ｔ）より浅くなっており、発泡シール材５０が溝部に嵌め込まれた状態では、発泡シール材５０はキャリア３３の上端面から突出するようになっている。このプリセット作業は作業者が行うことができる。

発泡シール材５０がプリセット装置３０のキャリア３３にプリセットされると、キャリア３３はレール３２ａ，３２ｂの一方のレール端からロボット１０側のレール端に向かって走行し、ロボット側１０のレール端に到着すると停止し、貼り付けハンド２０が発泡シール材５０のピックアップのために移動して来るまで待機する。

ロボット１０は、コンピュータプログラムを実行するＣＰＵを備えた汎用の作業ロボットで構成することができる。図１、図２に示すように、ロボット１０は、基台１１上に水平面内で回転自在に設けられた回転板１２、回転板１２上に取り付けられ３次元の任意方向に移動可能なアーム１３を備え、回転板１２、アーム１３はコンピュータプログラムに従って制御可能に構成されている。このアーム１３の先端部に貼り付けハンド２０が取り付けられている。

図５、図７乃至図１３に示すように、貼り付けハンド２０は、プリセット装置３０から発砲シール材５０をピックアップし、その両側面からクランプするクランプ装置と、発砲シール材５０のクランプが解除された状態で、発砲シール材５０の裏面に空気を吹き付け、発砲シール材５０を空気圧により浮遊させる空気浮遊装置２４と、発砲シール材５０をワークＷの貼り付け面に押し付ける押し付けローラ２７、及び発砲シール材５０の上面をガイドする複数の上面ガイドローラ２３を含んで構成される。複数の上面ガイドローラ２３の上面に接触するように、発砲シール材５０の長手方向に沿って配置される。

前記クランプ装置は、発砲シール材５０を間に挟んで互いに対向して配置された先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び、複数の側面クランプローラ２２ａ，２２ｂを含んで構成される。すなわち、先端クランプ部２１ａは押し付けローラ２７の左側に配置され、先端クランプ部２１ｂは押し付けローラ２７の右側に配置される。複数の側面クランプローラ２２ａは、押し付けローラ２７の左側に発砲シール材５０の長手方向に沿って配置され、複数の側面クランプローラ２２ｂは、押し付けローラ２７の右側に発砲シール材５０の長手方向に沿って配置される。

先端クランプ部２１ａ、２１ｂは、発砲シール材５０の先端部の両側面をクランプする。一方、複数の側面クランプローラ２２ａ，２２ｂは、発砲シール材５０の後方部分の両側面をクランプする。先端クランプ部２１ａ，２１ｂと側面クランプローラ２２ａ，２２ｂとは互いに連結されており、連動して水平方向に移動可能に構成されている。

すなわち、発砲シール材５０の両側面に先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂが発砲シール材５０のへ向かって前進して接触し、発砲シール材５０をその内側に押し込むことにより、発砲シール材５０はその押し込み力によりクランプされる。そして、側面クランプローラ２２ａ，２２ｂと、先端クランプ部２１ａ，２１ｂが両側面から外側に後退すると当該クランプは解除されるようになっている。この場合、先端クランプ部２１ａ及び側面クランプローラ２２ａの駆動機構は、これらの部材に接続され、水平方向に延びた移動軸２１ｃを水平方向に移動させることにより構成することができる（例えば、図７、図８を参照）。

空気浮遊装置２４は、その一方の端２９が回転可能に支持された回転バー２５、及び回転バー２５の他方の端に取り付けられた空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂを備える。回転バー２５の一端２９は貼り付けハンド２０の本体下部に取り付けられたローラ支持部２８の下端に回転自在に取り付けられている。また、回転バー２５は、プリセット装置３０との干渉を防ぎ、かつ発砲シール材５０の裏面に空気を吹き付けて浮遊させるために、伸縮自在に構成されている。この場合、回転バー２５は、例えば、２つのバーを部分的に重ね合わせてなり、一方のバーをスライドさせることにより伸縮させることができる。

押し付けローラ２７は、貼り付けハンド２０の先端部に取り付けられたローラ支持部２８によって支持され、貼り付けハンド２０の動きによって押し付け力を付与され、発砲シール材５０をワークＷの貼り付け面に押し付けるように構成されている。

剥離装置４０は、図１、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、発砲シール材５０の離型紙５１の保持部４５と、走行バー４４を含んで構成される。この場合、離型紙５１は、その先端部が発泡シール材５０の先端から突出するように接着されている。保持部４５は、保持台４６、及びシリンダー４７に接続されて上下動する保持板４８を備える。走行バー４４は、基台４１上に敷設されたレール４２上を水平移動する走行台４３に取り付けられている。

剥離装置４０の剥離動作を説明すると、先ず、図６（ａ）に示すように、貼り付けハンド２０は、プリセット装置３０から発砲シール材５０をピックアップして、その両側面からクランプした状態で剥離装置４０にアプローチし、発泡シール材５０の先端から突出した離型紙５１の先端を保持台４６と保持板４８の間に挿入する。

次に、図６（ｂ）に示すように、保持板４８が下動することにより、離型紙５１の先端は、保持台４６と保持板４８との間に挟まれて保持される。次に、図６（ｃ）に示すように、貼り付けハンド２０を走行バー４４より高い位置まで上動させる。すると、離型紙５１は、発砲シール材５０の先端から長手方向の途中まで部分的に剥離され、離型紙５１と発泡シール材５０裏面との間にスペースが生じる。

次に、図６（ｄ）に示すように、走行バー４４をこのスペースに挿入された状態で水平方向に走行する。これにより、離型紙５１の全部が発砲シール材５０から剥離される。その後、保持板４８が上動させて離型紙５１の保持を解除すると、離型紙５１はその自重により落下し、下方に配置された不図示の回収箱に回収される。

＜発泡シール材の自動貼り付け装置１００の動作説明＞
次に、上記のように構成された発泡シール材の自動貼り付け装置１００の動作を図７乃至図１４に基づいて説明する。以下の動作において、貼り付けハンド２０の移動は、ロボット１０により行われる。図７〜図１３は、貼り付けハンド２０の右側面図である。

先ず、発泡シール材５０が作業者によりプリセット装置３０のキャリア３３にプリセットされると、キャリア３３はレール３２ａ，３２ｂの一方のレール端からロボット１０側のレール端に向かって走行し、ロボット側１０のレール端に到着すると停止し、貼り付けハンド２０が発泡シール材５０の取り出しのために移動して来るまで待機する。

次に、図７に示すように、貼り付けハンド２０は、発泡シール材５０がプリセットされたプリセット装置３０にアプローチする。このとき、図７で見て、右側の先端クランプ部２１ｂ及び側面クランプローラ２２ｂは、プリセット装置３０のキャリア３３から突出した発泡シール材５０の右側面に接触する。一方、左側の先端クランプ部２１ａ及び側面クランプローラ２２ａは左側に大きく後退している（大開放状態）。このとき、押し付けローラ２７、及び上面ガイドローラ２３は発泡シール材５０の上面に接触する。空気浮遊装置２４は、プリセット装置３０と干渉しない位置に、回転バー２５が長手方向に縮んだ状態で待機している。

次に、図８に示すように、左側の先端クランプ部２１ａ及び側面クランプローラ２２ａが発泡シール材５０に向けて前進し、発泡シール材５０の左側面に接触する。
これにより、発泡シール材５０はその両側面からクランプされる。

次に、図９に示すように、貼り付けハンド２０は、発泡シール材５０をクランプした状態で、垂直方向に上動することにより、発泡シール材５０をプリセット装置３０からピックアップする。そして、貼り付けハンド２０は空気浮遊装置２４による発泡シール材５０の浮遊の準備動作に入る。すなわち、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂが発泡シール材５０の直下に位置するように、空気浮遊装置２４の回転バー２５は時計回りに回転するとともに、その長手方向に伸びる。このとき、貼り付けハンド２０はプリセット装置３０の上方にあるので、空気浮遊装置２４がプリセット装置３０と干渉することはない。

次に、図１０に示すように、離型紙５１が接着された発泡シール材５０の裏面に向けて、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂから空気が噴射される。その後、先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂがそれぞれ小さく後退することにより、クランプが解除される。空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂによる空気噴射は、クランプ解除後も所定時間継続される。これにより、発泡シール材５０は、空気圧により、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂ、先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂ、及び、押し付けローラ２７、及び上面ガイドローラ２３で囲まれた空間の中で浮遊する。

この発泡シール材５０の浮遊により、プリセット装置３０にプリセットされた時の発泡シール材５０に加わったストレスが開放される。すなわち、発泡シール材５０は、可撓性を有していることから、作業者の手によりプリセット装置３０にプリセットされる時に、ストレスが加わり、撓み（変形）が生じる。このストレスと、撓みは貼り付けハンド２０により掴まれたときに残留している。このため、発泡シール材５０のクランプ位置が安定せず、また、ワークＷへの貼り付け時に発泡シール材５０に意図しない撓みや曲がりが生じるおそれがある。そこで、クランプ後に発泡シール材５０を浮遊させることにより、ストレスを開放させ、発泡シール材５０を撓みのない本来の真っ直ぐに伸びた態に戻すようにした。

次に、図１１に示すように、先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂが発泡シール材５０に向けてそれぞれ前進することにより、再び、発泡シール材５０がクランプされる。この再クランプにより、発泡シール材５０は真っ直ぐに伸びた状態でクランプされ、そのクランプ位置も安定化する。この再クランプ後に空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂの空気噴射は停止し、回転バー２５は反時計回りに逆回転するとともに、その長手方向に縮み元の位置に戻る。その後、
貼り付けハンド２０は、剥離装置４０まで移動し、前述のように、離型紙５１が剥離される。

次に、図１２に示すように、貼り付けハンド２０は、再び発泡シール材５０の浮遊の準備動作に入る。すなわち、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂが発泡シール材５０の直下に位置するように、空気浮遊装置２４の回転バー２５は時計回りに回転するとともに、その長手方向に伸びる。そして、離型紙５１が剥離された発泡シール材５０の裏面に向けて、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂから空気が噴射される。

次に、図１３に示すように、先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂがそれぞれ小さく後退することにより、クランプが解除される。クランプ解除後も空気噴射は継続される。これにより、発泡シール材５０は再び、浮遊状態となる。すなわち、発泡シール材５０は、空気圧により、空気噴射ノズル２６ａ，２６ｂ、先端クランプ部２１ａ，２１ｂ及び側面クランプローラ２２ａ，２２ｂ、及び、押し付けローラ２７、及び上面ガイドローラ２３で囲まれた空間の中で浮遊する。

次に、図１４に示すように、貼り付けハンド２０はワークＷの貼り付け面２００にアプローチする。このとき、貼り付けハンド２０は、その先端がワークＷの貼り付け面２００に向かうように、貼り付け面２００に対して斜めにアプローチする。

その後、貼り付けハンド２０は、離型紙５１が剥離された発泡シール材５０を浮遊させた状態で、押し付けローラ２７を用いてワークＷの貼り付け面に押し付け、かつ発泡シール材５０を送り出すことにより、発泡シール材５０をワークＷの貼り付け面に貼り付ける。この場合、発泡シール材５０は裏面に露出された粘着層を介して貼り付け面に貼り付けられ、かつ発泡シール材５０は浮遊状態で貼り付けハンド２０内に保持されていることから、貼り付けハンド２０を貼り付け経路に沿って動かすことで発泡シール材５０は貼り付けハンド２０から自然に送り出されるのである。

このとき、貼り付けハンド２０の先端が円を描くように貼り付けハンド２０を動かすことにより、ワークＷの孔部Ｈ１（又はもう一つの孔部Ｈ２）の周りの鋼材表面に発泡シール材５０を円形に変形して、円形ループ状に貼り付けることができる。また、貼り付けハンド２０の先端が四角形を描くように貼り付けハンド２０を動かせば、発泡シール材５０を三角形、四角形その他の所望の形状に変形して貼り付けることも可能である。ワークＷの貼り付け面２００は平面に限らず曲面である場合でも、貼り付けハンド２０を曲面に合わせて動かすことにより、当該曲面に発泡シール材５０を貼り付けることができる。

貼り付けハンド２０は、１回の貼り付け動作が完了すると、再びプリセット装置３０に戻り、次の発泡シール材５０をピックアップし、同様に、離型紙５１の剥離、貼り付けの各動作を行うように構成されている。

以上のように、本実施形態の発泡シール材の自動貼り付け装置１００によれば、直線状の発泡シール材５０から離型紙５１を剥離し、発泡シール材５０を円形や、四角形等の形状を含む所望の形状に変形してワークＷの貼り付け面２００に貼り付けることができる。

１０ ロボット
１１ 基台
１２ 回転板
１３ アーム
２０ 貼り付けハンド
２１ａ，２１ｂ 先端クランプ部
２２ａ，２２ｂ 側面クランプローラ
２３ 上面ガイドローラ
２４ 空気浮遊装置
２５ 回転バー
２６ａ，２６ｂ 空気噴射ノズル
２７ 押し付けローラ
２８ ローラ支持部
３０ プリセット装置
３１ 基台
３２ａ，３２ｂ レール
３３ キャリア
４０ 剥離装置
４１ 基台
４２ レール
４３ 走行台
４４ 走行バー
５０ 発泡シール材
５１ 離型紙
１００ 発泡シール材の自動貼り付け装置
２００ 貼り付け面

Claims (6)

1. 裏面に離型紙が粘着層を介して接着された発泡シール材を、該離型紙を剥離した後にワークの貼り付け面に貼り付ける発泡シール材の自動貼り付け装置において、
   前記発泡シール材がプリセットされるプリセット装置と、
   前記発泡シール材をクランプするクランプ装置と、前記発泡シール材のクランプが解除された状態で該発泡シール材の裏面に空気を吹き付け、該発泡シール材を空気圧により浮遊させる空気浮遊装置と、前記発泡シール材を前記ワークの貼り付け面に押し付ける押し付けローラと、を有する貼り付けハンドと、
   前記クランプ装置によりクランプされた前記発泡シール材の離型紙を剥離する剥離装置と、
   前記貼り付けハンドを移動させる移動装置と、を備え、
   前記貼り付けハンドは、前記離型紙が剥離された前記発泡シール材を浮遊させた状態で、前記押し付けローラにより前記ワークの貼り付け面に押し付け、かつ前記貼り付けハンドの移動に伴って前記発泡シール材を送り出すことにより、前記発泡シール材を前記ワークの貼り付け面に貼り付けることを特徴とする発泡シール材の自動貼り付け装置。
2. 前記貼り付けハンドは、前記離型紙が剥離される前に、前記クランプ装置により前記発泡シール材を一旦クランプし、その後、そのクランプを解除した状態で、前記発泡シール材を前記空気浮遊装置により浮遊させ、その後、前記クランプ装置により前記発泡シール材を再度クランプするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の発泡シール材の自動貼り付け装置。
3. 前記クランプ装置は、前記発泡シール材を間に挟んで互いに対向し、水平方向に移動することにより前記発泡シール材をクランプし、及びクランプを解除することが可能な一対の側面クランプローラを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡シール材の自動貼り付け装置。
4. 前記空気浮遊装置は、伸縮自在で、かつ一方の端が回転可能に支持された回転バーと、該回転バーの他方の端に取り付けられた空気噴射ノズルと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発泡シール材の自動貼り付け装置。
5. 前記貼り付けハンドは、前記発泡シール材の上面をガイドする上面ガイドローラを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発泡シール材の自動貼り付け装置。
6. 前記離型紙の先端部は前記発泡シール材の先端から突出しており、
   前記剥離装置は、前記離型紙の先端を上下方向から挟んで保持する保持部と、前記保持部により保持された前記離型紙と、前記発泡シール材の間に形成されるスペースに挿入された状態で水平方向に走行することにより、前記離型紙を全部剥離する走行バーと、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発泡シール材の自動貼り付け装置。

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