JP2016215111A - 塗布装置、塗布制御装置および塗布制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤をポンプ機構を用いて定量のための測定流路内に吸い上げることなく、微量塗布する接着剤の正確な塗布量を算出する。
【解決手段】ノズル１から吐出する接着剤５の吐出径ｄを検出する光電センサ２と、接着剤５の吐出の有無を検出する光電スイッチ３と、光電センサ２および光電スイッチ３の検出時間と、光電センサ２および光電スイッチ３の位置情報とから、接着剤５の吐出速度を算出する吐出速度算出部４１と、算出した吐出速度と、光電センサ２が検出した吐出径ｄとから、接着剤５の塗布量を算出する塗布量算出部４２とを備え、算出した塗布量に基づいて接着剤の塗布を制御する制御部４とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、接着剤の微量塗布技術に関するものである。

接着剤の塗布方法において、供給する接着剤の流量を精度よく制御し、ワークへの安定した接着剤の塗布を実現する技術が種々提案されている。空気圧を用いた塗布装置では、印加する空気圧をモニタして制御し、定量的な接着剤の塗布を行う技術が存在する。しかし、空気圧をモニタする場合、塗布する接着剤量を直接測定することができない。そこで、塗布する接着剤量を直接測定する技術も種々開示されている。

例えば、特許文献１には、ギアポンプの駆動により接着剤をエクストルージョン型コータに供給する際の供給流量を流路の途中に設けられた流量計で測定し、測定した接着剤の供給流量に基づき接着剤が一定流量で塗布されるようにギアポンプをフィードバック制御する接着剤塗布装置が開示されている。

また、特許文献２には、ベローズを備えた可変容器に圧力を加えて可変容器内の液体を流路に送出する間に、流量計により測定される液体の流量に基づいて、可変容器に加えられる圧力を制御し、微小流量で液体を供給する液体供給装置が開示されている。また、特許文献３には、ノズルから吐出される接着剤の径寸法を光電センサで検出し、検出された接着剤の径寸法により塗布量を制御する塗布パターン検査装置が開示されている。

特開２００６−７１５３号公報 特開２００６−１８４９８９号公報 特開平５−２９３４１７号公報

しかし、上述した特許文献１に開示された技術に用いられるエクストルージョン型コータは塗布幅方向に延びる塗布口を備えることから、接着剤を帯状に広く塗布する際に用いられ、接着剤の微量塗布には適用しにくいという課題があった。さらに、ギアポンプも接着剤を微量に吐出させるには適さないという課題があった。

また、特許文献２に開示された技術では、液体の流量を計測するためには、ポンプ機構により可変容器内の液体を一度流路に吸い上げる必要があるという課題があった。さらに、ポンプ機構を備えることにより装置が大型化するという課題もあった。

また、特許文献３に開示された技術では、ノズル径が一定の場合、接着剤の吐出径と塗布量との関係は、微量吐出領域では一次関数によって決定されず、接着剤の単位時間当たりの塗布量が一定値以上となると吐出径はノズル径に影響を受けるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、接着剤をポンプ機構を用いて定量のための測定流路内に吸い上げることなく、微量塗布する接着剤の正確な塗布量を算出することを目的としている。

この発明に係る塗布装置は、ノズルから吐出する接着剤の吐出径を検出する径検出部と、接着剤の吐出の有無を検出する吐出検出部と、径検出部および吐出検出部の検出時間と、径検出部および吐出検出部の位置情報とから、接着剤の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、吐出速度算出部が算出した吐出速度と、径検出部が検出した吐出径とから、接着剤の塗布量を算出する塗布量算出部とを備え、塗布量算出部が算出した塗布量に基づいて接着剤の塗布を制御する制御部とを備えるものである。

この発明によれば、接着剤を定量のための測定流路内に吸い上げることなく、装置の大型化を抑制した構成により、微量塗布する接着剤の塗布量を正確に算出することができる。

実施の形態１に係る塗布装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る塗布装置の制御部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る塗布装置のその他の構成例を示す図である。 実施の形態１に係る塗布装置の光電センサの他の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る塗布装置の構成を示す図である。
塗布装置１０は、図１に示すように、ノズル１、光電センサ（吐出径検出部、吐出検出部）２、光電スイッチ３（吐出検出部）および制御部４から構成されている。
ノズル１は、圧力印加部（不図示）により一定の圧力Ｐが加えられた接着剤５を吐出口１ａから吐出する。光電センサ２は、ノズル１から吐出された接着剤５の径寸法を検出するアナログ出力センサであり、投光器２ａおよび受光器２ｂで構成される。投光器２ａと受光器２ｂは、互いに光軸が一致するように、既知の距離、離間させて設置する。投光器２ａはレーザ光を照射し、受光器２ｂは照射されたレーザ光を受光し、受光量に応じた電流が流れる。受光器２ｂは流れた電流によるアナログ電圧値を制御部４に出力する。

接着剤５の吐出方向において光電センサ２の下方に、当該光電センサ２と並列に光電スイッチ３を配置している。光電スイッチ３は、ノズル１からの接着剤５の吐出の有無を検出するＯＮ／ＯＦＦ出力センサであり、投光器３ａと受光器３ｂとを備える、例えば透過型光電スイッチなどで構成される。投光器３ａと受光器３ｂは両者の光軸が一致するように、既知の距離、離間させて設置する。投光器３ａと受光器３ｂとの間に接着剤５が存在しない場合には投光器３ａから照射された光が受光器３ｂに常に入射し、一方接着剤５が存在する場合には投光器２ａから照射された光が遮断され受光器２ｂに光が入射しない。受光器２ｂは光が入射していない場合に、制御部４に対してＯＮ信号を出力する。

制御部４は、吐出速度算出部４１、塗布量算出部４２および判定部４３で構成されている。
吐出速度算出部４１は、光電センサ２からアナログ電圧値が入力された時間と光電スイッチ３からＯＮ信号が入力された時間との差分値と、光電センサ２と光電スイッチ３との距離ｈとから、接着剤５の吐出速度を算出する。塗布量算出部４２は、吐出速度算出部４１が算出した吐出速度と、光電センサ２から入力されたアナログ電圧値から取得される接着剤５の吐出径ｄとから、接着剤５の単位時間当たりの塗布量を算出する。

判定部４３は、塗布量算出部４２が取得した接着剤５の吐出径ｄが許容範囲内の値であるか否か、および塗布量算出部４２が算出した接着剤５の塗布量が許容範囲内の値であるか否か判定を行う。判定に用いられる接着剤５の吐出径ｄの許容範囲は、接着剤５の粘度およびノズル１の吐出口１ａの径に基づいて予め設定されている。また、接着剤５の塗布量の許容範囲は、外部のワークにどのように接着剤５を塗布するかに基づいて予め設定されている。制御部４は、判定結果に基づいて、外部のワークへの接着剤５の塗布開始を制御する、あるいは圧力印加部などに対して塗布量の制御を行う。

図２は、実施の形態１に係る塗布装置の動作を示すフローチャートである。
塗布装置のノズル１をワークの塗布部位に近接させる前に、ノズル１に光電センサ２および光電スイッチに近接させる。近接させた状態で、制御部４は圧力印加部に圧力印加指示を出力して、ノズル１の吐出口１ａから光電センサ２および光電スイッチ３の投光器２ａ，３ａと受光器２ｂ，３ｂの光軸に対して接着剤５を吐出する（ステップＳＴ１）。ステップＳＴ１で接着剤５が吐出され受光器２ｂの受光を遮ると、光電センサ２がアナログ電圧値を制御部４に出力する（ステップＳＴ２）。さらに、接着剤５が受光器３ｂの受光を遮ると光電スイッチ３がＯＮ信号を制御部４に出力する（ステップＳＴ３）。

制御部４の吐出速度算出部４１は、ステップＳＴ２でアナログ電圧値が入力された時間と、ステップＳＴ３でＯＮ信号が入力された時間との差分値と、光電センサ２と光電スイッチ３との距離ｈとから、接着剤５の吐出速度を算出する（ステップＳＴ４）。塗布量算出部４２は、ステップＳＴ４で算出された吐出速度と、ステップＳＴ２で入力された光電センサ２のアナログ電圧値から取得される接着剤５の吐出径ｄとから、接着剤５の塗布量を算出する（ステップＳＴ５）。判定部４３は、ステップＳＴ５で取得された接着剤５の吐出径ｄが、設定された閾値以下であるか否か判定を行う（ステップＳＴ６）。

吐出径ｄが閾値以下である場合（ステップＳＴ６；ＹＥＳ）、判定部４３はさらにステップＳＴ５で算出された接着剤５の塗布量が許容範囲内であるか否か判定を行う（ステップＳＴ７）。塗布量が許容範囲内である場合（ステップＳＴ７；ＹＥＳ）、判定部４３は接着剤５が設定された塗布量で吐出されているとの判定結果を制御部４に出力する（ステップＳＴ８）。制御部４は、ステップＳＴ８で出力された判定結果に基づいて、外部のワークへの接着剤５の塗布開始の制御を行い（ステップＳＴ９）、処理を終了する。

一方、吐出径ｄが閾値より大きい場合（ステップＳＴ６；ＮＯ）、判定部４３はノズル１の吐出口１ａに接着剤５の液滴が生成されている、あるいは吐出口１ａに付着物が存在するなどの判定結果を制御部４に出力する（ステップＳＴ１０）。制御部４は、ステップＳＴ１０で出力された判定結果に基づいて、作業者にノズル１の吐出口１ａの拭き取りを指示する警告あるいは警告音を出力するための制御を行い（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ１の処理に戻る。また、塗布量が許容範囲内でない場合（ステップＳＴ７；ＮＯ）、判定部４３は塗布量が安定していないと判定し（ステップＳＴ１２）、ステップＳＴ１の処理に戻る。

上述した塗布装置１０は、ワーク上に接着剤５のドットパターンを形成する点塗布と、ワーク上に接着剤のラインパターンを形成する線塗布との双方に適用可能である。

上述した図１の塗布装置１０の構成に、投光器６ａと受光器６ｂで構成される光電スイッチ６を追加して設け、図３に示す塗布装置１０ａを構成することも可能である。
図３に示す塗布装置１０ａの構成とした場合、制御部４の吐出速度算出部４１は、光電スイッチ６からＯＮ信号が入力された時間と、光電スイッチ３からＯＮ信号が入力された時間との差分値と、光電スイッチ６と光電スイッチ３との距離ｈａとから、接着剤５の吐出速度を算出する。光電スイッチ３，６が光電センサ２よりも検知性能が高い場合、接着剤５による光の遮断をより早く検知することができ、接着剤５の正確な吐出速度を算出することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ノズル１から吐出する接着剤５の吐出径ｄを検出する光電センサ２と、ノズル１から吐出する接着剤５の有無を検出する光電スイッチ３と、光電センサ２の検出時間と光電スイッチ３の検出時間との差分値と、光電センサ２と光電スイッチ３の距離とから接着剤５の吐出速度を算出する吐出速度算出部４１と、算出された吐出速度と、吐出径ｄとから接着剤５の塗布量を算出する塗布量算出部４１と、算出した塗布量が許容範囲内であるか否か判定を行う判定部４３とを備え、判定結果に応じてワークへの接着剤の塗布開始を制御する制御部４とを備えるように構成したので、単位時間当たりのワークへの塗布量を正確に算出することができる。これにより、ノズルからの接着剤の吐出が安定した状態で、ワークに接着剤を塗布することができる。

また、この実施の形態１によれば、光電センサ２と光電スイッチ３の距離とから接着剤５の吐出速度を算出する吐出速度算出部４１を備えるように構成したので、算出した吐出速度に基づいて演算した移動速度でノズル１を移動させながらワーク上に接着剤を定量塗布することができる。また、算出した吐出速度を変化させることにより、接着剤の塗布量を制御することも可能である。さらに、算出した吐出速度に基づいてワークの移動速度を変化させる制御を行い、接着剤の塗布量を制御することも可能である。

なお、上述した塗布装置１０において、光電センサ２をノズル１の吐出口１ａに可能な限り近接させることにより、仮に接着剤５がノズル１から曲がって吐出された場合にも、塗布量接着剤５の吐出径ｄを正確に取得することができる。

また、上述した塗布装置１０において、光電センサ２に換えて、ノズル１の吐出口１ａから吐出される接着剤５の画像を撮像する撮像部と、当該撮像部が撮像した画像の画像処理を行う画像処理部とを設け、制御部４の塗布量算出部４２において画像処理結果を参照して吐出された接着剤５の吐出径ｄを算出し、塗布量を算出するように構成することも可能である。この場合、画像処理部において、接着剤５の撮像を検知した場合に、検知信号を制御部４に出力することにより、吐出速度算出部４１は当該検知信号が入力された時間と光電スイッチ３のＯＮ信号が入力された時間との差分値を取得することができる。

また、上述した塗布装置１０において、光電センサ２および光電スイッチ３に換えて、ノズル１の吐出口１ａから吐出される接着剤５の形状を２次元的に検出し、アナログ信号を出力する２次元形状測定センサなどを適用することにより、１つのセンサで、接着剤５の吐出径ｄおよび吐出速度を示す情報を得ることができる。２次元形状測定センサは、例えば２次元の透過式で、多点において接着剤５の形状を検出する。

また、上述した塗布装置１０において、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、接着剤５の吐出方向に所定の幅を有するレーザ光７ｃを出力する光電センサ７（７ａ，７ｂ）を、接着剤５の吐出方向である矢印Ａに対して所定角度傾けてレーザ光７ｃの幅方向が矢印Ｂとなるように配置し、接着剤の接着剤５の吐出径ｄおよび吐出速度を同時に取得するように構成してもよい。吐出速度は、レーザ光７ｃが接着剤５によって遮光される領域（図４（ａ）における領域Ｃ）の長さを予め算出しておき、当該特定の領域を接着剤５が

また、上述した塗布装置１０において、ノズル１から吐出される接着剤５が、設定された吐出方向に吐出しているか、あるいは設定された吐出方向からずれて吐出しているか検知する機能を備えた光電センサ２で構成してもよい。この場合、制御部４に吐出位置算出部を追加して設け、光電センサ２の吐出方向の検知結果から接着剤５の位置を算出することができ、判定部４３が算出された接着剤５の吐出位置が許容範囲外であると判定した場合には、ノズル１の吐出口１ａに付着物があるとの判定結果を制御部４に出力する。制御部４は、判定結果に基づいて作業者にノズル１の吐出口１ａの拭き取りを指示する警告あるいは警告音を出力するための制御を行う。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ ノズル
１ａ 吐出口
２ 光電センサ
２ａ，３ａ，６ａ 投光器
２ｂ，３ｂ，６ｂ 受光器
３，６ 光電スイッチ
４ 制御部
５ 接着剤
７，７ａ，７ｂ 光電センサ
７ｃ レーザ光
１０，１０ａ 塗布装置
４１ 吐出速度算出部
４２ 塗布量算出部
４３ 判定部

Claims (10)

1. ノズルから吐出する接着剤の吐出径を検出する径検出部と、
   前記接着剤の吐出の有無を検出する吐出検出部と、
   前記径検出部および前記吐出検出部の検出時間と、前記径検出部および前記吐出検出部の位置情報とから、前記接着剤の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、前記吐出速度算出部が算出した吐出速度と、前記径検出部が検出した吐出径とから、前記接着剤の塗布量を算出する塗布量算出部とを備え、前記塗布量算出部が算出した塗布量に基づいて前記接着剤の塗布を制御する制御部とを備えた塗布装置。
2. 前記制御部は、前記径検出部が検出した吐出径に基づいて、前記接着剤の塗布を制御することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記径検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光量から前記接着剤の吐出径を検出する光電センサで構成され、
   前記吐出検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光の有無に基づいて前記接着剤の吐出の有無を検出する光電スイッチと、前記径検出部を構成する前記光電センサとで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の塗布装置。
4. 前記径検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光量から前記接着剤の吐出径を検出する光電センサで構成され、
   前記吐出検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光の有無に基づいて前記接着剤の吐出の有無を検出する２つの光電スイッチとで構成され、当該２つの光電スイッチは、前記接着剤の吐出方向に並列に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の塗布装置。
5. 前記径検出部および前記吐出検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光量を取得し、当該遮光量から前記接着剤の吐出径および前記検出時間とを検出する光電センサで構成され、
   前記光電センサは、所定の幅を有した前記レーザ光を照射し、当該レーザ光の幅方向を、前記接着剤の吐出方向に対して所定角度傾斜させて配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の塗布装置。
6. 前記径検出部は、前記ノズルから吐出する接着剤を撮像する撮像手段で構成され、
   前記吐出検出部は、レーザ光を照射して受光し、受光したレーザ光の前記接着剤による遮光の有無に基づいて前記接着剤の吐出の有無を検出する光電スイッチと、前記径検出部を構成する前記撮像手段とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の塗布装置。
7. 前記径検出部は、前記接着剤の吐出方向を検出し、
   前記制御部は、前記径検出部が検出した前記接着剤の吐出方向から、前記接着剤の吐出位置を算出する吐出位置算出部を備え、前記吐出位置算出部が算出した吐出位置に基づいて前記接着剤の塗布を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の塗布装置。
8. 接着剤の塗布を制御する塗布制御装置において、
   ノズルから吐出した前記接着剤が、少なくとも２地点を通過した際の時間情報と、前記時間情報を取得した位置を示す位置情報とから、前記接着剤の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、前記吐出速度算出部が算出した吐出速度と、前記ノズルから吐出した前記接着剤の吐出径とから、前記接着剤の塗布量を算出する塗布量算出部とを備え、前記塗布量算出部が算出した塗布量に基づいて、前記接着剤の塗布を制御する制御部とを備えたことを特徴とする塗布制御装置。
9. 前記制御部は、前記吐出径に基づいて、前記接着剤の塗布を制御することを特徴とする請求項８記載の塗布制御装置。
10. ノズルから吐出した接着剤の塗布を制御する塗布制御方法において、
    吐出速度算出部が、前記ノズルから吐出した接着剤が、少なくとも２地点を通過した際の時間情報と、前記時間情報を取得した位置を示す位置情報とから、前記接着剤の吐出速度を算出するステップと、
    塗布量算出部が、前記吐出速度と、前記ノズルから吐出した前記接着剤の吐出径とから、前記接着剤の塗布量を算出するステップと、
    制御部が、前記塗布量に基づいて前記接着剤の塗布を制御するステップとを備えたことを特徴とする塗布制御方法。

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