专利名称：施加保护层形成材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种将保护层形成材料施加在外表面上的方法，所述外表面主要包括已经被喷漆的机动车辆的已喷漆区域，更具体地，本发明涉及一种施加液态形式的保护层形成材料的方法，所述保护层形成材料在被干燥后将用作可剥离保护层。
背景技术：
在制造之后，车辆(例如，汽车)通常存放在室外停车场中或者由拖车、轮船等运输直到将它们交付给用户。由于车辆在存放或运输期间暴露于灰尘、金属颗粒、盐、油、酸、直接日照等，因此在这些车辆的外表面上的涂层的表面质量趋于变差。为了防止表面层质量变差，已知一种在装运车辆之前在已喷漆区域上形成可剥离保护层的工艺(例如，参见日本特开专利公报No.2001-89697)。
该可剥离保护层通过施加作为液态覆盖材料的保护层形成材料(也称为“可剥离涂料”)并使其干燥而形成，其可以保护已喷漆区域。该保护层形成材料在要除去它时易于剥离。然而，在正常存放期间该保护层自身不会剥离。
为了施加保护层形成材料以干燥成可剥离保护层，将该保护层形成材料施加到辊子上，并且由多个工人使该辊子滚动以用保护层形成材料来涂覆表面层。
为了使涂覆过程自动化并且使涂覆质量均匀，已经提出了一种将保护层形成材料浇到车身上并且施加空气以使保护层形成材料散布的工艺(例如，参见日本特开平专利公报No.8-173882)。根据所提出的工艺，用于施加保护层形成材料的过程的多个步骤被自动化，从而减轻了工人的负担并且改善了单件产品生产时间(tact time)。
在用于生产车辆的工厂中，通常用已知为防刮盖的树脂制成的盖来暂时地覆盖车身，以防止车身在组装过程中受损。将防刮盖暂时地施加到车身的前侧面上，并且在装运该车辆之前将它去除。必须为不同车型准备具有不同形状的防刮盖，并且还根据在传送线上每天生产出的车辆数量准备出大量防刮盖。
根据在日本特开平专利公报No.8-173882中所披露的工艺，保护层形成材料可能不会均匀地散布。另外，为了防止保护层形成材料分散，所公开的工艺未应用于车顶边缘。
近年来，车身形状变得越来越复杂，并且其中一些具有凹面和凸面以及复杂而细致的曲面。难以通过喷气嘴在这些凹面和凸面以及曲面上散布保护层形成材料。另外，尽管在涂覆质量特别重要的区域中施加更大厚度的保护层形成材料十分必要，但是在通过喷气嘴来散布保护层形成材料时难以调节涂覆薄膜的厚度。
因此，在通过喷气嘴使保护层形成材料散布之后，需要工人们使用辊子用保护层形成材料来涂覆例如车顶边缘、凸面和凹面等小的地方，从而完成涂覆过程。因此，施加保护层形成材料的过程部分手动进行，这给工人施加了繁重的负担，并且根据工人的技能水平而导致不同的涂覆质量水平。
为了减轻工人的负担并且使作业质量水平更均匀，可考虑使用工业机器人。然而，还没有提出辊子及其保持器，所述辊子可安装在机器人上并适于施加保护层形成材料。由于现代的车身具有复杂的形状，因此难于使得辊子与车身保持紧密接触，并且用适当的力使辊子压靠车身。尤其是，当通过机器人用保护层形成材料来涂覆在开口附近(例如在车顶中的遮阳篷顶孔)的车辆表面时，如果辊子的一部分滚动进入开口中，则保护层形成材料可能滴入车辆中。
当工人使用辊子来施加保护层形成材料时，通常工人根据待涂覆表面的形状和弯曲施加适当的力，并使辊子滚动，同时使得保持器以适当的角度保持辊子。在这种情况下，工人会根据其技能水平无意地调节挤压力和保持器的角度。
工人的技能水平不能由数值表示，并因此不能直接应用于机器人的操作。即使工人的技能水平可由数值表示，这些数值也不一定适合机器人使用。然而，需要适当的可通过机器人的操作实施的涂覆方法。
发明内容
鉴于上述缺点作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种施加保护层形成材料的方法，该方法能够使得将保护层形成材料施加在工件外表面上的过程进一步自动化，并能够根据工件的形状使辊子始终保持与工件的外表面紧密接触，以便适当地施加保护层形成材料。
本发明的另一目的是提供一种通过涂覆装置的辊子向工件的外表面施加保护层形成材料的方法，其中该方法能够根据工件的表面形状适当地挤压辊子，从而可靠并有效地施加保护层形成材料。
本发明的又一目的是提供一种向工件的表面适当地施加保护层形成材料的方法，甚至在开口(例如，遮阳篷顶孔)附近也可以施加，而不会使得保护层形成材料滴入该开口中。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件的传送线附近的可训练的涂覆装置，使安装在辊子机构上的辊子在工件的表面上滚动，并向工件的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给所述辊子并在干燥后用作可剥离保护层，所述方法包括如下步骤当所述辊子在所述工件的弯曲区域上滚动时，使所述辊子以比辊子在工件的大致平面上滚动时低的速度滚动；以及当所述辊子在所述工件的具有槽的区域上滚动时，使所述辊子的轴线定向为基本与所述槽的延伸方向平行，使所述辊子沿着与所述槽延伸的方向基本垂直的方向运动，使所述辊子压靠所述槽，并且使所述辊子以比辊子在工件的大致平面上滚动时低的速度滚动。
所述辊子机构这样通过可训练的涂覆装置而压靠工件的大致平面，有效地利用了其自身重量作为挤压力。所述辊子机构的辊子供应有保护层形成材料，并在压靠工件表面的同时转动，从而向工件的表面适当地施加保护层形成材料。
通过使辊子以比当辊子在工件的大致平面上滚动时低的速度滚动，辊子可以向工件的弯曲区域可靠地施加保护层形成材料。
另外，所述辊子机构通过所述可训练的涂覆装置而压靠工件的大致平面，有效地利用了其自身重量作为挤压力。所述辊子机构的辊子供应有保护层形成材料，并在压靠工件表面的同时转动，从而向工件的表面适当地施加保护层形成材料。
尽管辊子机构被压在所述槽内，但是辊子机构的辊子定向为基本上与所述槽的延伸方向平行，并沿着与所述槽延伸的方向基本垂直的方向运动。另外，所述辊子以比当辊子在工件的大致平面上滚动时低的速度运动，从而可靠地向槽的表面施加保护层形成材料。
所述辊子机构可具有一摆动机构，用于使所述辊子沿着与辊子的轴线垂直的方向关于摆动轴摆动。可根据工件待涂覆表面曲率的大小，将倾斜角的最大角度设定为增加值，该倾斜角为将摆动轴和辊子的轴线互连的直线相对于工件待涂覆表面的角。
通过这样根据工件待涂覆表面曲率的大小，将倾斜角的最大角度设定为增加值，可根据表面的形状而适当地使辊子压靠工件的表面。
对于具有最小曲率的待涂覆表面，可将所述倾斜角设定为在从25°到35°范围内的值，而对于具有最大曲率的待涂覆表面，则可将倾斜角设定为在从25°到65°范围内的值。
如果设置一挤压装置，用于使所述辊子压靠工件的待涂覆表面。则可以补偿由辊子施加在工件待涂覆表面上的挤压力。
当涂覆装置的倾斜角增加时，其可以以较低速度运动。
根据本发明，还提供了一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件的传送线附近的可训练的涂覆装置，使安装在辊子机构上的辊子在工件的表面上滚动，并向工件的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给所述辊子并在干燥后用作可剥离保护层，所述方法包括如下步骤当安装在辊子机构上的辊子压靠在工件上的开口边缘(该开口边缘在工件中限定了一开口)附近并在其上方滚动时，将辊子的轴线设定为相对于开口边缘延伸的方向成锐角；以及使辊子沿着开口边缘滚动，以通过涂覆装置向工件的开口附近的表面施加保护层形成材料。
根据上述方法，当将辊子设定为相对于所述开口边缘成锐角并且滚动以施加保护层形成材料时，辊子压靠工件表面的区域逐渐变小，而辊子位于所述开口之上的区域逐渐变大。结果，即使当保护层形成材料从辊子的挤压端朝向辊子的另一未挤压端运动时，保护层形成材料也可由辊子充分地吸收并防止其滴入开口中。
根据本发明，还提供了一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件的传送线附近的可训练的涂覆装置，使安装在辊子机构上的辊子在工件的表面上滚动，并向工件的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给辊子并在干燥后作为可剥离保护层，该方法包括如下步骤当安装在辊子机构上的辊子压靠在工件上的开口边缘(该开口边缘在工件中限定了开口)附近并在其上方滚动时，使辊子倾斜以使得辊子的一端压靠工件的表面，同时使得辊子的另一端在开口上方浮动；以及使辊子沿着开口边缘滚动，以通过涂覆装置向工件开口附近的表面施加保护层形成材料。
根据本发明，由于辊子压靠开口边缘，从而辊子的另一端在比其一端高的位置处浮动，因此容纳在辊子中的保护层形成材料更易于通过辊子朝向其另一端运动，因此防止了其滴入到开口中。
在优选结构中，所述涂覆装置包括一机器人，而所述工件包括车辆，其中机器人可沿着车辆的复杂形状运动。
所述保护层形成材料可包括作为其主要成分的丙烯酸共聚物。
丙烯酸共聚物作为保护层形成材料能够快速且容易地施加到工件上，用于更可靠地保护工件的已喷漆区域，并可以在需要时容易地剥离和移除。
图1是用于施加保护层形成材料的系统的立体图；
图2是用于施加保护层形成材料的系统的前视图；图3是机器人以及安装在该机器人上的辊子机构的立体图；图4是辊子机构的放大立体图；图5是辊子机构的局部剖切的放大前视图；图6是辊子机构的局部剖切的放大侧视图；图7是复合液压和气压回路的线路图；图8是表示在气压缸回路中，使辊子向右运动、同时施加保护层形成材料的方式的视图；图9是表示当具有辊子机构的机器人向左运动时，机器人和车辆表面之间的位置关系的视图；图10是一视图，表示当机器人施加保护层形成材料、同时辊子机构的左右气压缸的杆缩回时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图11是一视图，表示当机器人施加保护层形成材料、同时辊子机构的左右气压缸的杆伸出时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图12是一视图，表示当机器人沿着相对较深的槽施加保护层形成材料、同时辊子机构的左右气压缸的杆在强力下缩回时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图13是表示辊子定向成与形成在车辆外表面上的槽对准的立体图；图14是表示辊子定向成与形成在车辆外表面上的槽对准的俯视图；图15是一立体图，表示当机器人向车辆的车顶边缘和发动机罩边缘施加保护层形成材料时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图16是一视图，表示当具有辊子机构的机器人沿着车辆顶部向右运动时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图17是一视图，表示当具有辊子机构的机器人沿着车辆的发动机罩向右运动时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图18是一视图，表示当具有辊子机构的机器人沿着车辆顶部向右运动时，机器人和车辆表面之间的位置关系，其中机器人的第三臂布置在摆动轴的轴线上；图19是一视图，表示当具有辊子机构的机器人沿着车辆顶部向左运动时，机器人和车辆表面之间的位置关系；图20是具有用作挤压装置的弹簧的辊子机构的立体图；图21是省去了挤压装置的辊子机构的立体图；图22是一立体图，表示通过使辊子沿着车顶的开口边缘运动而施加保护层形成材料的方式；图23是表示图22中所示的辊子与开口之间的关系的垂直剖视图；图24是表示通过一辊子施加保护层形成材料的方式的俯视图，该辊子保持相对于车顶开口边缘延伸的方向成钝角；图25是表示图24中所示的辊子与开口之间的关系的垂直剖视图；图26是表示通过一辊子施加保护层形成材料的方式的俯视图，该辊子保持相对于车顶开口边缘延伸的方向成锐角；图27是表示图26中所示的辊子与开口之间的关系的垂直剖视图；图28是表示通过一辊子施加保护层形成材料的方式的垂直剖视图，该辊子沿着车顶的开口边缘朝向车顶倾斜。
具体实施例方式
下面将参照附图的图1至图28来描述根据本发明的用于施加保护层形成材料的方法的优选实施例。
如图1和2所示，用在根据本实施例的施加保护层形成材料的方法中的涂覆系统10布置在车辆(工件)传送线12上，用于用保护层形成材料来涂覆已喷漆车辆14。
涂覆系统10具有三个机器人16a、16b、16c，每个机器人都由工业机器人构成；控制台18，用于全面控制涂覆系统10；容器20，用于在其中储存保护层形成材料；涂料管22，其从容器20延伸到机器人16a、16b、16c；以及水管26，用于从水源24向机器人16a、16b、16c供应水。机器人16a、16b、16c由与控制台18相连的相应机器人控制器28a、28b、28c控制。
假定待涂覆车辆14为客货两用型车辆，则车辆14包括具有复杂形状和大曲率表面的发动机罩14a、以及具有大致平面的顶部14b。尽管没有示出，轿车型车辆通常具有车尾行李箱盖，该车尾行李箱盖具有大致平面。
机器人16a和16c相对于车辆14的传送方向布置在传送线12的左侧，而机器人16b则布置在传送线12的右侧。沿着车辆14的传送方向，机器人16a布置在前面位置处，机器人16b布置在中间位置处，而机器人16c布置在后面位置处。机器人16a、16b、16c可以在与传送线12平行的滑轨30上运动。
泵32与涂料管22相连，用于从容器20抽吸保护层形成材料并且将保护层形成材料供应给机器人16a、16b、16c。通过加热器和温度计(未示出)来控制保护层形成材料以使其具有合适的温度。机器人16a、16b、16c在其臂端部上都具有辊子机构34，该辊子机构通过涂料管22供应有保护层形成材料。
保护层形成材料主要由丙烯酸共聚物制成，并且优选地包括两种具有不同玻璃转变温度的丙烯酸共聚物。具体地，该保护层形成材料可以为在上面所参考的日本特开专利公报No.2001-89697中所披露的保护层形成材料。该保护层形成材料的粘度可以根据其与所混合的水的比例以及温度变化而进行调节。当该保护层形成材料干燥时，它与车辆14保持紧密接触，以便以化学和物理的方式保护车辆14的已喷漆区域以免受灰尘、金属颗粒、盐、油、酸、直接日照等。在将车辆14交付给用户时，可容易地剥离保护层形成材料以移除保护层。
如图3所示，每个机器人16a、16b、16c都例如由工业多关节型机器人构成，并且具有一底座40以及从该底座40连续延伸的第一臂42、第二臂44和第三臂46。辊子机构34可拆卸地安装在第三臂46的末端上，并且作为所谓的末端执行器来运行。第一臂42可以绕着轴线J1、J2相对于底座40水平和垂直旋转。第二臂44与第一臂42相连，用于绕着轴线J3旋转。第二臂44可以绕着轴线J4扭转。第三臂46与第二臂44相连，用于绕着轴线J5旋转。第三臂46可以绕着轴线J6扭转。
与每个机器人16a、16b、16c的末端连接的辊子机构34可以运动到车辆14附近的任意期望位置处，并且可以通过六轴机器人16a、16b、16c的运动而沿着任意方向定向。换句话说，辊子机构34可以以六个自由度运动。机器人16a、16b、16c可具有用于除了旋转之外进行伸展和收缩、平行连杆运动等的致动器。
如图4至图6所示，辊子机构34安装在第三臂46的末端上，并且具有由能够吸收和保持保护层形成材料的材料制成的中空圆柱形辊子48、以及用作安装在机器人16a的第三臂46上的支架的推动旋转机构69。该推动旋转机构69包括安装在第三臂46上的安装元件70、通过轴承72可旋转地支撑在该安装元件70上的推动旋转元件74、以及安装在该推动旋转元件74的下表面上的基座76。
辊子机构34还具有安装在基座76的相应相对端部上的气压缸78、80、由摆动轴82可摆动地支撑在基座76的大致下端上的摆动元件84、以及保持器连接器88，该保持器连接器88使得保持辊子48的保持器86和摆动元件84互连。辊子48可关于摆动轴82沿径向摆动。摆动元件84具有两个从其向上延伸的向上延伸部84a，并且一销90安装在该向上延伸部84a的大致上端上并与摆动轴82平行。销90布置在摆动轴82的上方。辊子机构34具有两个销压板(pin presser)92、94，这两个销压板可在从气压缸78、80的相应杆78a、80a施加的力的作用下关于摆动轴82转动。销压板92的挤压表面92a在杆78a收缩时压靠销90的左表面，如图6所示，而销压板94的挤压表面94a在杆80a收缩时压靠销90的右表面，亦如图6所示。
两个向下延伸部76a从基座76向下延伸，并且布置在两个向上延伸部84a之间。挤压表面92a、94a(参见图6)布置这两个向下延伸部76a之间。
转动限制元件96安装在推动旋转元件74上，且具有限定在其上表面中的凹陷96a。从安装元件70向下突出的小齿部98布置在该凹陷96a中。小齿部98的宽度小于凹陷96a的宽度，从而在其间提供了一间隙，推动旋转元件74可通过该间隙沿着推动方向转动。推动方向是指与辊子48自身的轴线C2垂直并关于第三臂46的轴线C1(参见图6)的方向。安装元件70通过螺栓100而紧固在第三臂46上，该螺栓可以兼作为上述小齿部98。
保持器连接器88具有两个彼此面对的上夹紧件102和下夹紧件104。这些夹紧件102、104保持着将摆动元件84和保持器86彼此互连的铝管106。该铝管106具有限定在其表面中的环形凹槽106a。
辊子48具有由保持器86可旋转地保持的相对端部。与涂料管22和水管26相连的管22a通过保持器86的端部而与辊子48的内部连通。辊子48可拆卸地安装在保持器86上。
如图7所示，复合液压和气压回路(供应机构)150用于向辊子48供应保护层形成材料，并且其包括压缩机152；与压缩机152的出口相连的空气容器154；手动操作气压加载阀156，用于选择地供应和阻塞气压；调节器控制阀160，用于通过从控制台18供应的电信号来减少次级压力；以及调节器158，其通过调节器控制阀160的次级压力被引导控制以降低涂料管22中的压力。
复合回路150还具有与调节器158的次级管和水管26连接的MCV(材料控制阀)162，以及布置在MCV162的次级侧和辊子48之间的触发阀164。MCV162具有转换阀162a、162b，用于使涂料管22和水管26选择地相互连通和断开。转换阀162a、162b具有相应的相互连通的次级侧。在图7中的虚线表示气压管。
MCV162、触发阀164和调节器控制阀160不必限于气压引导操作阀，而还可以由能够通过电螺线管等致动的阀构成。
复合回路150还包括MCV转换螺线管操作阀166，用于从气压加载阀156选择地供应气压以引导操作转换阀162a、162b；以及触发转换螺线管操作阀168，用于引导操作触发阀164。当供应有来自控制台18的电信号时，MCV转换螺线管操作阀166打开转换阀162a、162b中的任一个，并关闭转换阀162a、162b中的另一个，从而选择地将水和保护层形成材料供应给触发阀164。
响应于来自控制台18的电信号，该触发转换螺线管操作阀168选择地打开和关闭触发阀164，以将水或保护层形成材料供应给辊子48。
手动截止阀170、172分别与涂料管22和水管26连接。该截止阀170、172为常开。
消音器174与复合回路150的相应空气出口连接，用来降低排放空气的噪音。压缩机152、泵32和水源24与相应的泄压阀(未示出)组合，以防止出现不适当的压力累积。
该复合回路150的压缩机152、空气容器154、水源24和泵32由机器人16a、16b、16c共用。其它装置与机器人16a、16b、16c单独相关联。
下面将描述使用这样构成的涂覆系统10，用保护层形成材料来涂覆车辆14的过程。
首先，训练机器人16a、16b、16c以进行操作。机器人16a、16b、16c分别被分配给发动机罩14a(参见图1)、车顶14b和在遮阳篷顶开口14d后方的后车顶区域14c，并且被训练以向所分配区域施加保护层形成材料。训练机器人16a、16b、16c所使用的教学数据被记录在控制台18的数据存储区域中，并且保持在其中。如果车辆14为轿车，则将机器人16c分配给车尾行李箱区域。
通过传送线12将已经由机器人16a、16b、16c涂覆有保护层形成材料的车辆14传送到下一过程。机器人16a、16b、16c缩回到不与车辆14干涉的待用状态(standby attitude)，并等待直到传送来下一车辆14。此时，触发阀164关闭以暂停供应保护层形成材料。
所施加的保护层形成材料自然干燥或者通过施加空气流而干燥，从而形成保护车辆14的已喷漆区域的可剥离保护层。
如图8所示，使机器人16a的第三臂46(参见图3)与车辆14的表面间隔开一适当的距离，或者更具体地，训练摆动元件84以在平面位置Pa处倾斜预定角度θ，并且使得第三臂46从平面位置Pa平行于车辆14的表面运动。稍后将描述用于设定该倾斜角θ的过程。
在与平面位置Pa连续的表面上的浅凹部500中的位置Pb处，第三臂46可与平面位置Pa处的表面平行地运动。另外，在与平面位置Pa连续的表面上的较低凸部(land)502上的位置Pc处，第三臂46也可与平面位置Pa处的表面平行地运动。这样，凹部500和凸部502可以忽略，并且可稍微改变摆动元件84的倾斜角。这样，由于可忽略浅凹部500和相对较低的凸部502，因此易于训练机器人16b。
训练机器人以在单件产品生产时间内完成施加保护层形成材料的过程，该单件产品生产时间是为在传送线12上每辆车辆14预设的时间。
为了用保护层形成材料涂覆车辆14，由给定的加热器将容器20(参见图7)和涂料管22加热到适当的温度，并且使压缩机152、水源24和泵32操作。机器人16a、16b、16c在不与车辆14干涉的待用状态中等待，而气压加载阀156打开。
已经喷漆的车辆14由传送线12传送，并且停止在机器人16a、16b、16c的附近。控制台18通过从传送线12或一传感器(未示出)供应的信号确定车辆14已经传送来，并基于教学数据来操作机器人16a、16b、16c。
此时，控制台18通过调节器158(参见图7)控制调节器控制阀160，以在涂料管22中产生适当的压力。控制台18还通过MCV转换螺线管操作阀166来控制MCV162，以连接涂料管22并断开水管26。另外，控制台18操作触发转换螺线管操作阀168以打开触发阀164。当控制台18这样操作时，保护层形成材料被供应到辊子机构34的辊子48，同时保持在适当的压力和适当的温度下，从而适当量的保护层形成材料渗出到辊子48的表面。
然后，为了在使机器人16a向右运动的同时向车辆14的平面施加保护层形成材料，如图8所示，向右气压缸80供应空气以沿着使杆80a缩回的方向产生相对较弱的力Fa，并且还向左气压缸78供应空气以使得杆78a伸出。右销压板94的挤压表面94a在相对较弱力的作用下挤压销90的右侧表面，而左销压板92的挤压表面92a与销90间隔开。
因此，摆动元件84和辊子48受到关于摆动轴82沿逆时针方向施加的力，从而辊子48在适当的挤压力作用下压靠在车辆14的表面上。可根据辊子48所施加的位置和使辊子48运动所采用的方法来调节力Fa。
为了在使机器人16a向左运动(如图9所示)的同时向车辆14施加保护层形成材料，向左气压缸78施加空气以沿着使杆78a缩回的方向产生相对较弱的力Fa，并且向右气压缸80供应空气以使得杆80a伸出。左销压板92的挤压表面92a在相对较弱力的作用下挤压销90的左侧表面，而右销压板94的挤压表面94a与销90间隔开。
因此，摆动元件84和辊子48受到关于摆动轴82沿顺时针方向施加的力，从而辊子48在适当的挤压力作用下被压靠在车辆14的表面上。
由于根据其中机器人16a行进的方向来控制供应给气压缸78、80的流动方向和空气压力，因此辊子48能够在适当的压力下压靠在车辆14的表面上。具体地，有效地利用了辊子48的重量作为挤压力，而由气压缸78或气压缸80来补偿不能由辊子48自身的重量充分提供的任何不足的挤压力。即使当车辆14的表面不是水平时，辊子48也可以与待涂覆车辆14的表面紧密接触。
因此，防止了辊子48在经过凹部500或凸部502时空转或跳跃。如上所述，保护层形成材料趋于从辊子48渗透出。此时，由于辊子48可关于摆动轴82摇摆，因此辊子48被可靠地保持抵靠着凹部500和凸部502，以均匀地施加保护层形成材料。具体地，当辊子48经过凹部500或凸部502时，杆78a和80a根据凹部500的深度或凸部502的高度而伸出或缩回。因为气压缸78、80采用高度压缩空气作为致动流体，所以气压缸78、80能够灵活地操作，并且能够容易地吸收外力波动。
即使在意外的情况下，如果机器人16a稍微偏离预定训练路径进行操作，使得第三臂46朝向车辆14的表面更接近地运动，则也不会向车辆14施加过大的力，这是因为辊子48可朝向和远离车辆14的表面运动，另外通过施加给气压缸78、80的空气压力来控制作用在车辆14的表面上的压力。
与气压缸78的杆78a接合的销压板92和与气压缸80的杆80a接合的销压板94沿着相应相反的方向通过销90向摆动元件84施加挤压力，从而摆动元件84即使沿顺时针方向或逆时针方向倾斜也能够适当地操作。因此，辊子48当其向右或向左运动时能够施加保护层形成材料。
如图10所示，气压缸78的杆78a和气压缸80的杆80a可缩回。例如，为了使机器人16a向右(图10中)运动，沿着使杆80a缩回的方向生成相对较弱的力Fa，而沿着使杆78a缩回的方向生成非常弱的力Fb。将力Fa设定为大于力Fb(Fa＞Fb)，同时可以将所述力Fa、Fb设定为适当的值，从而在适当的力的作用下将辊子48压靠在车辆14的表面上。
如图11所示，气压缸78的杆78a和气压缸80的杆80a可伸出。当杆78a和80a伸出时，销压板92的挤压表面92a和销压板94的挤压表面94a与销90间隔开，从而没有力作用在摆动元件84上。因此，辊子48仅在其自身重量作用下挤压车辆14的表面。如果辊子48相对较重且可向车辆14的表面施加足够的挤压力，则杆78a和80a可伸出以使得摆动元件84可摆动。
下面将描述当辊子48在车辆14的弯曲区域上滚动时以及当辊子48在其中具有槽504的区域上滚动时的涂覆操作。
如图12和图13所示，当将向具有较小宽度的相对较深的槽504施加保护层形成材料时，杆78a和杆80a可在较强的力Fc的作用下缩回(参见图12)。
在这种情况下，摆动元件84由于动态平衡而定向成与轴线C1(见图6)对准，并且不会明显向左或向右摆动，而是保持为锁定状态。通过这样保持在锁定状态中的摆动元件84，辊子48相对较强地压靠槽504，从而使得保护层形成材料从辊子48渗出并施加给槽504。此时，与当由辊子48向车辆14的平面施加保护层形成材料时其速度相比，辊子48在以低速运动的同时施加保护层形成材料。
结果，由于辊子48与车辆14的表面(其中形成有深槽504)更可靠地紧密接触，因此可以更适当地施加保护层形成材料。
如图14所示，当将向车辆14的其中形成有深槽504的表面上施加保护层形成材料时，辊子机构34的辊子48的轴线C2定向为基本上与槽504延伸的方向平行，从而辊子48可与深槽504沿着它们的形状紧密地接触。结果，保护层形成材料可以可靠地施加在车辆14的其中具有这些深槽504的表面上。
具体地，当向车辆14的其中形成有深槽504的表面上施加保护层形成材料时，辊子48以比向车辆14的平面施加保护层形成材料时要低的速度滚动(即，运动)，另外，辊子48的轴线定向为基本上与槽504的延伸方向平行。因此，车辆14的其中具有这些槽504的表面可以可靠地涂覆有保护层形成材料。
如图15所示，当将向车辆14的纵向较长区域(例如，车顶边缘e(参见图1和图2))施加保护层形成材料时，辊子机构34的辊子48压靠车顶边缘e的表面，而保持辊子机构34的机器人16b、16c沿着滑轨30运动(沿着箭头A所示的方向)。因此，沿着车辆14的纵向延伸较大长度的车顶边缘e的表面可以可靠地涂覆有保护层形成材料。
当向具有较大曲率或复杂形状的区域(例如，发动机罩14a的边缘14f(参见图1和图2))施加保护层形成材料时，如图2和图15所示，辊子机构34的辊子48压靠车辆14并在发动机罩14a和前侧板14g之间以相对较小的往复行程运动(沿着箭头B所示的方向)。因此，具有相对较大曲率的这些边缘14f的表面可适当地涂覆有保护层形成材料。由于辊子48以相对较小的往复行程运动，因此具有复杂形状的区域也可以更适当地涂覆有保护层形成材料。
为了向具有较大曲率的区域或具有复杂形状的区域施加保护层形成材料，使压靠着车辆14表面的辊子48以比向车辆14的平面施加保护层形成材料时低的速度滚动(即，运动)。
为了使辊子48运动相对较长距离同时保持辊子48不与车辆14的表面接触，可锁定摆动元件84。当以这种方式锁定摆动元件84时，其不会不期望地摆动，并且摆动元件84可以以高速运动较长的距离。
如上所述，通过根据本发明的施加保护层形成材料的方法，包括辊子48的辊子机构34通过机器人16a、16b、16c进行操作，同时辊子48供应有保护层形成材料。因此，可以使施加保护层形成材料的过程自动化，并且可以使涂覆质量均匀。
辊子机构34包括这样的功能，即，使得辊子48压靠车辆14的表面，同时允许辊子48根据辊子48所滚过的凸面和凹面而被动地向上和向下运动。因此，辊子48可保持与车辆14的外表面紧密接触，用于适当地施加保护层形成材料。
当向车辆14的其中具有深槽504的表面上施加保护层形成材料时，辊子48以比向车辆14的平面施加保护层形成材料时低的速度滚动(即，运动)，并且辊子48的轴线定向为基本上与槽504的延伸方向平行。通过使辊子48沿着基本上垂直于辊子48的轴线的方向运动，车辆14的其中具有这些槽504的表面可以更可靠地涂覆有保护层形成材料。
当向沿车辆14的纵向延伸较大长度的区域(例如，车辆14的车顶边缘e)施加保护层形成材料时，辊子机构34的辊子48压靠车顶边缘e的表面，而包括辊子机构34的机器人16b、16c沿着滑轨30运动(沿着箭头A所示的方向)。因此，辊子48可保持与车顶边缘14e的表面紧密接触，从而施加保护层形成材料。
当向具有较大曲率或复杂形状的区域(例如，发动机罩14a的边缘14f(参见图1和图2))施加保护层形成材料时，如图2和图15所示，辊子机构34的辊子48压靠车辆14，并在发动机罩14a和前侧板14g之间以相对较小的往复行程运动(沿着箭头B所示的方向)。因此，辊子48可保持与车辆14的表面紧密接触，从而施加保护层形成材料。
这样，可根据车辆的待涂覆保护层形成材料的部分的形状和面积，适当地施加保护层形成材料。
下面将参照图16至图21详细地描述训练各个机器人16a、16b、16c以根据车辆14的表面曲率来施加保护层形成材料的过程。
如图16所示，假设将辊子48的轴线与摆动轴82互连的直线用L表示，并且训练机器人以保持该直线L相对于车辆14的表面倾斜适当的倾斜角θ。该倾斜角θ基于车辆14的一表面，该表面被限定在辊子48与车辆14接触处的点P处(参见图17)包括与辊子48的轴线C2垂直的切线M(参见图17)。
根据车辆14的表面曲率来设定该倾斜角θ的最大角度θ2(参见图16)。当涂覆大致平面(例如，车顶14b或车尾行李箱盖(未示出))时，将最大角度θ2设定为较小值，并且将机器人16a、16b、16c的运动速度(即辊子48滚动的速度)设定为较高值。当涂覆具有较大曲率的表面(例如，发动机罩14a(参见图17))时，将最大角度θ2设定为较大值，并且将机器人16a、16b、16c的运动速度设定为较小值。机器人16a、16b、16c沿着摆动元件84相对于辊子48倾斜的方向运动。
如上所述，在待涂覆的大致平面上，将最大角度θ2设定为较小值，从而有效地利用辊子48的重量以向车辆14施加挤压力。由于机器人16a、16b、16c可以高速运动，因此可在短时间内涂覆具有大面积的表面，例如车顶14b。在具有较大曲率的待涂覆表面上，将最大角度θ2设定为较大值，以保持辊子48与待涂覆表面可靠地接触。在这种情况下，可以将机器人16a、16b、16c的运动速度设定为较小值。由于通常车辆14趋于具有相对较少的大曲率表面，因此仍可在预定的单件产品生产时间内涂覆车辆14。
根据由本发明人进行的实验结果，对于待涂覆的大致平面，可以将最小角度θ1设定为25°，而将最大角度θ2设定为35°，并且可以在该最小角度和最大角度之间的范围内选择倾斜角θ。对于具有较大曲率的待涂覆表面，可以将最小角度θ1设定为25°，而将最大角度θ2设定为65°，并且可以在该最小角度和最大角度之间的范围内选择倾斜角θ。
换言之，在车辆14的待用保护层形成材料涂覆的表面中，可以将具有最小曲率的表面视为平面，其中对于这样的平面可以将倾斜角θ设定为在从25°到35°范围内的值。对于在车辆14的待用保护层形成材料涂覆的表面中具有最大曲率的表面，可以将倾斜角θ设定为在从25°到65°范围内的值。
对于大致平面的最小角度θ1(＝25°)以及对于具有较大曲率的表面的最小角度θ1(＝25°)具有相同的值。这是因为具有较大曲率的表面可具有复杂的形状，并且可以根据单个车辆的类型及其待涂覆表面将倾斜角θ设定为较小值。
可以将机器人16a、16b、16c的运动速度设定为，当倾斜角θ增加时其成比例地降低。这样，待涂覆表面的曲率、倾斜角θ和机器人16a、16b、16c的运动速度都彼此相关，从而能够容易地设定这些参数。
当训练机器人16a、16b、16c以进行操作时，一旦确定了摆动轴82的位置，则可将第三臂46设定为任何期望的姿势。具体地，如图16所示，可以将第三臂46设定为稍微直立的姿势，或者如图18所示，可以将第三臂46设定为沿着摆动元件84的轴线的姿势。
将机器人16a、16b、16c分配给发动机罩14a(参见图1)和车顶14b，并且被训练以向它们所分配的区域施加保护层形成材料。训练机器人16a、16b、16c所使用的教学数据被记录在给定的存储区域中，并且保持在其中。如果车辆14为轿车，则可将机器人16c分配给其车尾行李箱区域。
根据本实施例，由于对于待涂覆的大致平面，将倾斜角θ的最大角度θ2设定为较小值，因此机器人16a、16b、16c可以以高速运动以有效地施加保护层形成材料。由于可以相对容易地涂覆这些大致平面，因此车辆可以可靠地涂覆有保护层形成材料，即使当机器人16a、16b、16c以高速运动时也是如此。
因为对于具有较大曲率的表面，将倾斜角θ的最大角度θ2设定为较大值，因此这些表面也可以可靠地涂覆有保护层形成材料。
在上述实施例中，已经描述了用于向摆动元件84施加挤压力的气压缸78、80，其中辊子48保持与车辆14的表面可靠地紧密接触。然而，挤压装置并不限于气压缸78、80。如图20所示，例如也可采用弹簧200，从而辊子48可以在弹簧200的弹力作用下压靠车辆14的表面。或者，如图21所示，例如可以省略挤压装置，而可仅采用摆动机构。
通过上述结构，可根据将摆动轴202和轴线C2互连的直线L来限定摆动元件204的倾斜角θ。当训练机器人16a、16b、16c进行操作以用保护层形成材料涂覆大致平面时，可以将倾斜角θ设定为较小值，而将机器人16a、16b、16c的运动速度设定为较高值。为了用保护层形成材料涂覆具有较大曲率的表面，可以将倾斜角θ设定为较大值，而将机器人16a、16b、16c的运动速度设定为较小值。
已经将上述车辆14描述这样，即，发动机罩14a具有较大曲率而车顶14b基本平坦。然而，本发明还可适用于各种其它类型的车辆。倾斜角θ的最大角度θ2只需根据车辆表面的曲率来设定，并且并不由车辆14的区域(例如，发动机罩14a、车顶14b等)来限制。
通过根据待涂覆表面的曲率大小将倾斜角θ的最大角度θ2设定为较大值，则可根据车辆14的表面形状适当地挤压辊子48。
下面将参照图22至图28来描述根据本实施例向可设置在车辆中的遮阳篷顶开口14d的开口边缘15施加保护层形成材料的过程。
为了向开口14d的开口边缘15施加保护层形成材料，辊子48通常在车顶和开口14d上滚动的同时进行传送，如图22和图23所示。具体地，当辊子48的一部分例如在包括开口14d的后车顶区域14c上滚动的同时向开口边缘15施加保护层形成材料时(参见图22)，辊子48的该部分压靠后车顶区域14c，并且从辊子48的挤压侧48a渗出的保护层形成材料由于挤压力而渗透进辊子48的一部分(即，辊子48的非挤压侧48b，其位于开口14d之上)中，并且最后如果还未被处理，则保护层形成材料通过开口14d滴入车辆14中(参见图23)。
为了试图克服上述缺点，辊子48可在相对于开口边缘15成一定角度倾斜的同时进行传送，并且与开口边缘15逐渐间隔开，如图24所示，以施加保护层形成材料。具体地，辊子48的轴线相对于开口边缘15延伸的方向以钝角倾斜，并且辊子48如箭头所示在后车顶区域14c上滚动。当辊子48这样滚动时，辊子48压靠后车顶区域14c的侧面48a逐渐变大，而辊子48的位于开口14d之上的部分(即，非挤压侧48b)逐渐变小。结果，从辊子48压靠后车顶区域14c的侧面48a渗出的保护层形成材料填充非挤压侧48b，因为非挤压侧48b变小，所以直到最后保护层形成材料滴入车辆14中(参见图25)。
本实施例布置成避免上述缺点。与上述布置相反，辊子48的轴线相对于开口边缘15延伸的方向以锐角倾斜(参见图26)，同时容纳有保护层形成材料的辊子48滚动。结果，当辊子48沿着开口边缘15运动时，如图26和图27中的箭头所示，辊子48位于开口14d上方的部分增加。具体地，没有压靠后车顶区域14c的部分48b增大，从而可充分地吸收从辊子48的挤压侧部分渗出的保护层形成材料。因此，保护层形成材料并不会滴入车辆14内。
如图28所示，还优选地使辊子48在后车顶区域14c的表面上倾斜，从而其位于开口14d之上的侧面升高3°至4°，由此增加了辊子48的容纳和保持渗透的保护层形成材料的容量。
训练机器人16b、16c以使辊子48运动，且辊子48的轴线相对于开口边缘15倾斜一锐角。具体地，辊子48可通过推动旋转元件74相对于开口边缘15倾斜一锐角。
这样，用保护层形成材料涂覆车辆14的外表面的过程被进一步自动化，并且辊子48可根据车辆14的表面形状及其待涂覆区域而始终保持与车辆14紧密接触，从而可靠地施加保护层形成材料。
另外根据本实施例，当向开口14d的开口边缘15施加保护层形成材料时，辊子48的轴线相对于开口边缘15的延伸方向倾斜一锐角。因此，即使在涂覆过程期间，运动并渗透到辊子48中的保护层形成材料也不会滴入车辆14内。并不需要在保护层形成材料滴入车辆14内时需要执行的清洁过程。因此，整体上简化了施加保护层形成材料的过程，并且降低了制造成本。
根据本实施例，由于工人因自动化过程而不需要施加保护层形成材料，因此减少了过程步骤的数量，从而增加了生产效率。另外，无需用于工人的空调系统。还可以省去这种空调系统所需的电能，因此该涂覆系统节省能源，对环境更加友好，并且降低了工厂的运营成本。
可以通过控制由调节器158控制的压力、机器人16a、16b、16c的操作速度和/或施加在杆78a、80a上的力，来调节施加在车辆14上的保护层形成材料的厚度。
在施加保护层形成材料时，该车辆14可以是没有部件安装在其上的未完工车辆，而其中已经完成了对车辆14的喷漆涂覆。
已经由机器人16a、16b、16c使用保护层形成材料涂覆的车辆14通过传送线12传送到下一工作站。机器人16a、16b、16c退回到不与车辆14干涉的待用状态，并且等待直到下一车辆14传送进涂覆区域中。此时，触发阀164关闭以停止供应保护层形成材料。
所施加的保护层形成材料自然干燥或者通过施加空气流而干燥，从而形成保护车辆14的已喷漆区域的可剥离保护层。
如果保护层形成材料包括丙烯酸共聚物，则其可以更可靠地保护车辆的已喷漆区域，并且当移除时可易于剥离。
由保护层形成材料形成的可剥离保护层在车辆14被运送之后有效保护车辆14的已喷漆区域，并且还用于在工厂中保护已喷漆区域。因此，可剥离保护层可用作防刮盖的替代物，并且可省去对于不同车型具有不同形状的多个防刮盖。
对车辆14的一些保险杠涂色而不需要喷漆。在这种情况下，可以将保护层形成材料施加在除了喷漆区域之外的区域上，例如保险杠。
权利要求
1.一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件(14)的传送线(12)附近的可训练的涂覆装置(16a)，使安装在辊子机构(34)上的辊子(48)在工件(14)的表面上滚动，并向工件(14)的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给所述辊子(48)并在干燥后用作可剥离保护层，所述方法包括如下步骤当所述辊子(48)在所述工件(14)的弯曲区域上滚动时，使所述辊子(48)以比辊子(48)在工件(14)的大致平面上滚动时低的速度滚动；以及当所述辊子(48)在所述工件(14)的具有槽(504)的区域上滚动时，使所述辊子(48)的轴线(C2)定向为基本与所述槽(504)的延伸方向平行，使所述辊子(48)沿着与所述槽(504)延伸的方向基本垂直的方向运动，使所述辊子(48)压靠所述槽(504)，并且使所述辊子(48)以比辊子(48)在工件(14)的大致平面上滚动时低的速度滚动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆装置(16a)包括机器人，而所述工件(14)包括车辆。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辊子机构(34)具有摆动机构，用于使所述辊子(48)沿着与所述辊子(48)的所述轴线(C2)垂直的方向关于摆动轴(82)摆动，其中根据所述工件(14)的所述待涂覆表面的曲率大小，将倾斜角(θ)的最大角度(θ2)设定为增加值，该倾斜角(θ)为将所述摆动轴(82)和所述辊子(48)的轴线(C2)互连的直线相对于所述工件(14)的待涂覆表面的角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于具有最小曲率的待涂覆表面，将所述倾斜角(θ)设定为在从25°到35°范围内的值，而对于具有最大曲率的待涂覆表面，将所述倾斜角(θ)设定为在从25°到65°范围内的值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述倾斜角(θ)增加时，所述涂覆装置(16a)以较低速度运动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一挤压装置(78，80)，用于使所述辊子(48)压靠工件(14)的待涂覆表面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层形成材料包括作为主要成分的丙烯酸共聚物。
8.一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件(14)的传送线(12)附近的可训练的涂覆装置(16a)，使安装在辊子机构(34)上的辊子(48)在工件(14)的表面上滚动，并向工件(14)的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给所述辊子(48)并在干燥后用作可剥离保护层，所述方法包括如下步骤当安装在所述辊子机构(34)上的所述辊子(48)压靠在所述工件(14)上的开口边缘(15)附近并滚动时，将所述辊子(48)的轴线(C2)设定为相对于所述开口边缘(15)延伸的方向成锐角，该开口边缘(15)在工件(14)中限定了开口(14d)；以及使所述辊子(48)沿着所述开口边缘(15)滚动，以通过所述涂覆装置(16a)向所述工件(14)的在所述开口(14d)附近的表面施加保护层形成材料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述涂覆装置(16a)包括机器人，而所述工件(14)包括车辆。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述保护层形成材料包括作为主要成分的丙烯酸共聚物。
11.一种施加保护层形成材料的方法，该方法使用布置在用于传送工件(14)的传送线(12)附近的可训练的涂覆装置(16a)，使安装在辊子机构(34)上的辊子(48)在工件(14)的表面上滚动，并向工件(14)的表面施加液态形式的保护层形成材料，该保护层形成材料供应给所述辊子(48)并在干燥后用作可剥离保护层，所述方法包括如下步骤当安装在所述辊子机构(34)上的所述辊子(48)压靠在所述工件(14)上的开口边缘(15)附近并滚动时，使所述辊子(48)倾斜以使得辊子(48)的一端压靠所述工件(14)的表面，同时允许所述辊子(48)的另一端在所述开口(14d)上浮动，该开口边缘(15)在工件(14)中限定了开口(14d)；以及使所述辊子(48)沿着所述开口边缘(15)滚动，以通过所述涂覆装置(16a)向所述工件(14)的在所述开口(14d)附近的表面施加保护层形成材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述涂覆装置(16a)包括机器人，而所述工件(14)包括车辆。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述保护层形成材料包括作为主要成分的丙烯酸共聚物。
全文摘要
一种施加保护层形成材料的方法，其中使辊子(48)在工件(14)的弯曲部分上滚动以向其施加保护层形成材料，辊子(48)以比通过使辊子在车辆(14)的大致平坦部分上滚动来施加保护层形成材料时的速度低的速度滚动。当辊子(48)在车辆(14)的具有凹入和凸出槽(504)的部分上滚动以施加保护层形成材料时，辊子(48)的轴线(C2)定位成基本上横向于槽(504)的延伸方向，并且辊子(48)沿着基本垂直于槽(504)的延伸方向的方向运动，同时辊子(48)以比在大致平坦部分上施加保护层形成材料时低的速度滚动。
文档编号B05C1/02GK1767903SQ20048000838
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月27日
发明者长濑伴成, 床并秀彦, 大久保博美, 今村均 申请人:本田技研工业株式会社