JP2007319822A - 材料塗布装置及び材料塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料の塗布開始領域と塗布終了領域との接合部の高さ精度を改善し、ビードの全域におけるシール性を良好に維持することのできる材料塗布装置及び材料塗布方法を提供すること。
【解決手段】先端に粘性材料Ｍの吐出口４８を備えているとともに、この吐出口４８に連なる開口部４９を外周に備えたノズル３２と、このノズル３２の外周側に位置するとともに、当該ノズル３２に対して軸線方向に相対移動可能な管状部材３４とを含んで材料塗布装置１０が構成されている。ノズル３２は開口部４９が後向きとなる状態でワークＷに対して相対移動し、吐出口４８と開口部４９から粘性材料Ｍを吐出して平面視略閉ループ状の軌跡に沿ってビード状に塗布する。ノズル３２が粘性材料Ｍの塗布開始領域に戻って塗布終了位置に到達したときに材料の吐出が停止するとともに、管状部材３４が前記開口部４９を閉塞する。
【選択図】図１

Description

本発明は材料塗布装置及び材料塗布方法に係り、更に詳しくは、材料の塗布によって形成されるビードの高さを十分に確保することができとともに、平面視略閉ループ状に粘性材料を塗布する際に、塗布開始領域と終了領域との接合部を精度よく形成することのできる材料塗布装置及び材料塗布方法に関する。

従来より、シリコーン樹脂等の粘性材料をノズルの先端から吐出し、これをワークの被塗布面に連続的に塗布する材料塗布装置が知られている。この種の材料塗布装置は、塗布開始位置で材料をノズル先端から吐出するとともに、当該ノズルをワークに対して相対移動させて塗布開始位置に戻ることで閉ループの軌跡に沿ってビード状に材料塗布を行うことができる。

前記ノズルは、先端に吐出口を設けたものが一般的であるが、このタイプのノズルは、塗布された材料すなわちビードの幅に対して高さが小さい扁平型の断面形状となるのが通常となっている。そのため、ビードの高さ方向における変形量を十分に確保することが困難となり、シール材として利用された場合のシール性は、必ずしも十分なものとはなっていない。

そこで、例えば、特許文献１に記載されるように、ビードの幅に対して高さを十分に確保するためのノズル構造が提案されている。

特開２００１−１８２８３６号公報

特許文献１に記載されたノズルは、先端に位置する吐出口と、外周側に位置するとともに前記吐出口に連なる開口部とを備え、前記吐出口と開口部から材料を吐出させることで、当該開口部の高さに応じた高さを有するビードの形成が可能となっている。
しかしながら、このような開口部を形成したノズルにあっては、塗布開始位置から閉ループの軌跡に沿ってノズルを移動させて前記塗布開始位置にノズルを戻したときに、ビードの接合部に段差が表れてしまう傾向が強く、シール性能が部分的に異なってしまう、という不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、材料の塗布開始領域及び終了領域の接合部の高さ精度を改善し、ビードの全域におけるシール性を良好に維持することのできる材料塗布装置及び材料塗布方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、粘性材料をノズル先端から吐出してワークの被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記ノズルは、当該ノズル先端に位置する吐出口と、ノズルの外周側に位置して前記吐出口と共に粘性材料を吐出する開口部とを備え、
前記開口部は、開閉手段を介して開閉可能に設けられ、という構成を採っている。

本発明において、前記開閉手段は、前記ノズルと同一軸線方向に延びる管状部材を含み、当該管状部材をノズルに対して相対移動させることで前記開口部が開閉可能に設けられる、という構成を採っている。

また、前記開口部は、前記吐出口に連なるスリット状をなし、当該開口部の高さは、前記吐出口の直径若しくは幅よりも大きく設定される、という構成を採ることが好ましい。

更に、本発明は、先端に粘性材料の吐出口を備えているとともに、外周側に前記吐出口と共に粘性材料を吐出する開口部を備えたノズルと、前記開口部の開閉を行う開閉手段とを含む材料塗布装置を用い、前記ノズルとワークとを相対移動させることで平面視略閉ループ状の軌跡に沿って粘性材料をビード状に塗布する材料塗布方法において、
前記開口部が前記相対移動方向に対して後向きとなる状態で前記ノズルを移動させて前記吐出口及び開口部から粘性材料を吐出し、
前記ノズルが材料の塗布開始位置に戻る塗布終了位置に到達する際に、前記開閉手段を介して前記開口部を閉塞する、という方法を採っている。

前記方法において、前記材料の塗布を開始する際に、前記開口部の開口面積が次第に大きくなるように制御される一方、
前記材料の塗布を終了する際に、前記開口部の開口面積が次第に小さくなるように制御され、
前記材料の塗布が完全に終了するときに、前記開口部が閉塞される、という方法を採るとよい。

本発明によれば、ノズル先端部の外周側に開口部を設けて吐出口と共に材料を吐出する構成を採用していることで、開口部の高さに応じて材料の塗布高さを確保することが可能となる。また、開口部が開閉可能に設けられていることにより、閉ループの軌跡に沿って粘性材料を塗布して当該粘性材料の塗布を終了する際に、前記開口部を閉塞することが可能となり、材料塗布開始位置と終了位置との接合部に段差を生じさせることがない。

また、開口部の開閉を行う手段が管状部材により構成されているため、例えば、当該管状部材をノズルの軸線方向に沿って相対移動させることで、開口部の開閉が容易に行えるとともに、開口部が表出する高さを少しずつ変化させて開口面積を調整することが容易となる。

更に、材料の塗布を開始する際に開口部の開口面積を次第に大きくする一方、材料の塗布を終了する際に開口部の開口面積を次第に小さくする塗布方法により、材料塗布開始位置と終了位置との領域間におけるビードの繋ぎ目を滑らかにして高さを均一に保つことが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る材料塗布装置の概略正面図が示され、図２には、一部を省略した右側面図が示されている。これらの図において、材料塗布装置１０は、テーブルＴの上面に支持されたワークＷの上部領域に配置されている。この材料塗布装置１０は、粘性材料Ｍを収容するシリンジ１１と、このシリンジ１１の下部に設けられた上部軸受１２及び下部軸受１３と、下部軸受１３の下方に位置する塗布ヘッド１４とを含む塗布ユニット１５と、この塗布ユニット１５を支持するバックパネル１６を介して当該塗布ユニットを変位させて前記ワークＷに対して相対移動させる移動装置１７とを備えて構成されている。前記テーブルＴは、本実施形態ではＹ軸方向（図２参照）に移動可能に設けられており、前記塗布ユニット１５は前記移動装置１７を介してＸ、Ｚ軸方向（図１参照）に移動可能に設けられている。

前記シリンジ１１は、前記バックパネル１６の前面側（図２中左側）に位置する上下二箇所の取付具１８を介して支持されている。このシリンジ１１の下端部には材料供給管２０が接続されており、当該材料供給管２０は、前記バックパネル１６に固定された上部軸受１２及び下部軸受１３を通って下方に延び、その下端部領域に、前記塗布ヘッド１４が位置するようになっている。前記上部軸受１２及び下部軸受１３の間において、前記材料供給管２０回りにプーリ２１が配置されている一方、シリンジ１１の下部側方にモータＭ１が配置されている。モータＭ１の出力軸２２には、駆動プーリ２３が固定されており、当該駆動プーリ２３と前記プーリ２１との間にタイミングベルト２５が巻装され、これにより、前記材料供給管２０の下方側が周方向に回転可能に設けられて前記塗布ヘッド１４が回転可能となっている。

前記塗布ヘッド１４は、図３及び図４に示されるように、上部が開放した管状をなすアウターケース３０と、このアウターケース３０に受容されたインナーケース３１と、当該インナーケース３１の下部中央に支持されたノズル３２と、前記アウターケース３０の下部中央に支持されて前記ノズル３２の外周側に位置するように組み合わされる開閉手段としての管状部材３４とを備えて構成されている。ここで、アウターケース３０とインナーケース３１との間には、コイルばね３５が配置されており、当該コイルばね３５により、アウターケース３０は、インナーケース３１に対して下方に付勢されている。

前記アウターケース３０は、底部３０Ａと、当該底部３０Ａの外周から上方に連なる周壁部３０Ｂとを含む。底部３０Ａの中央部には、前記ノズル３２と管状部材３４を上下に貫通させるための通路穴３６を備えている一方、周壁部３０Ｂの上部外周面には横断面形状が略コ字状に設けられたガイド溝３７が形成されている。ガイド溝３７内には、後述する揺動機構３８（図１参照）を構成するコロ３９が位置するように設けられ、当該コロ３９の軸線位置が上下に変位することにより、前記ノズル３２と管状部材３４は相互にテレスコピックな関係で相対移動可能となっている。

前記インナーケース３１は、その中央部に上下方向に沿う貫通穴４０を備え、当該貫通穴４０内に前記材料供給管２０の下部領域が挿入されている。ここで、材料供給管２０の外周面には周溝２０Ａが形成されており、当該周溝２０Ａに、インナーケース３１の径方向に向かって挿入されたねじ４２の先端が位置するように設けられ、これにより、材料供給管２０は、インナーケース３１に固定される。また、貫通穴４０の下部には、内径を小さくした段部４３が形成されており、当該段部４３にノズル３２の上部に形成された段付きフランジ部４４が着座して係合するとともに、当該フランジ部４４と材料供給管２０との間にＯリング４５が介装されている。

また、前記インナーケース３１には、上下に貫通するボルト４６が配置されている。このボルト４６の下部はアウターケース３０の底部３０Ａを貫通して下方に延びて突出し、当該突出した領域にナット４７を締め付けることにより、アウターケース３０とインナーケース３１は、図３中上下方向に相対移動可能に設けられる一方、それらの相対回転が規制されるようになっている。

前記ノズル３２は、図５及び図６に示されるように、当該ノズル３２の軸線に対して略直交する面内で開口する吐出口４８と、ノズル３２の先端部すなわち下端部の外周側に設けられて前記吐出口４８に連なるスリット状の開口部４９とを備えた形状とされている。図６に示されるように、開口部４９の高さＨは、吐出口４８の直径若しくは幅Ｄよりも大きい寸法に設定されており、これにより、ワークＷの上面に材料Ｍを塗布したときのビードの幅よりも高さが高いビード形状が得られるようになっている。因みに、特に限定されるものではないが、本実施形態における吐出口４８の直径Ｄは略０．９ｍｍであり、前記開口部４９の高さＨは、略１．５ｍｍに設けられている。また、開口部４９のスリット幅は、前記直径Ｄに略対応する寸法に設定されている。

前記管状部材３４は、図３及び図４に示されるように、上端部に鍔部５２を備えているとともに、中間外周面にねじ部５３を備えた形状に設けられている。鍔部５２は、前記通路穴３６の上部外周部に着座した状態で、前記ねじ部５３にナット５４を締付固定することにより、アウターケース３０に固定される。

前記揺動機構３８は、前記下部軸受１３に連結された支持体６０を介して支持されている。支持体６０は、図２に示されるように、下部軸受１３の同図中左右二箇所に位置する一対の軸受プレート６２と、これら軸受プレート６２の上部に固定された板状の載置台６３とにより構成されている。揺動機構３８は、前記載置台６３に支持されたアクチュエータ６５と、当該アクチュエータ６５の下部から下方に突出するピストンロッド６６の先端に取り付けられた連結部材６７を介して連結された揺動フレーム６８とを含む。この揺動フレーム６８は、前記一対の軸受プレート６２の下端部間に延びる支持軸６９を揺動中心として支持された一対の細長い揺動板７０と、これら揺動板７０の一端部（図１中右端部）間に位置して前記連結部材６７の下端側に連結される連結軸７１と、各揺動板７０の他端となる自由端にそれぞれ回転可能に支持されたコロ３９とにより構成されている。コロ３９は、前記アウターケース３０の外周に設けられたガイド溝３７内に位置し、当該ガイド溝３７を形成する上部フランジ３７Ａの下面に接するように設けられている。従って、ピストンロッド６６が進退して揺動板７０の前記自由端が上下に揺動することに伴ってアウターケース３０が上下に移動することとなり、当該アウターケース３０に固定されている管状部材３６が上下に移動することで、ノズル３２の開口部４９が開閉制御されることとなる。

前記移動機構１７は、図１及び図２に示されるように、前記バックパネル１６を支持するＺ軸シリンダ７５と、当該Ｚ軸シリンダ７５をＸ軸方向に移動可能に支持するＸ軸レール７６とにより構成されている。Ｚ軸シリンダ７５は、下方に突出するピストンロッド７７を含み、当該ピストンロッド７７及び前記バックパネル１６は連結アーム７８を介して相互に連結され、これにより、バックパネル１６が昇降することで当該バックパネル１６に支持された塗布ユニット１５が全体的に昇降可能となっている。また、Ｘ軸レール７６は、当該レールの両端側に位置する図示しない一対の支柱間に支持されて略門型フレーム形状をなすようになっている。従って、前記ワークＷを支持するテーブルＴがＹ軸方向に移動可能に設けられた構成と併せて、前記ノズル３２とワークＷは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直交三軸方向に移動可能となる。なお、前記Ｚ軸シリンダ７５は、例えば、モータ及びスクリュー形式としてもよい。

なお、図１中、符号８０は、アウターケース３０の上下方向位置を検出するためのセンサであり、当該センサ８０により、材料塗布装置１０を動作制御する際における管状部材３４の初期位置を検出するようになっている。

次に、本実施形態における材料Ｍの塗布方法について、図７ないし図１３をも参照しながら説明する。

ここでは、テーブルＴに支持されたワークＷの被塗布面（上面）に粘性材料Ｍを閉ループ状に塗布する軌跡が予めティーチングされているものとし、シリンジ１１内の粘性材料Ｍは、図示しない加圧装置を介して一定の吐出圧力が付与され、塗布開始及び停止のＯＮ−ＯＦＦ信号に対応して圧力調整弁が開閉制御されるものとする。

塗布開始信号が付与されることにより、塗布ヘッド１４は、ワークＷの上面側における塗布開始位置に移動する（図７参照）。なお、図７において、ノズル３２の先端（下端）は、ワークＷに接している状態で示されているが、実際には、一定の隙間を形成する状態となる。この際、開口部４９は全開とせずに、略下半部領域が開放する開口面積となる程度に管状部材３４が位置設定される。

粘性材料Ｍが吐出口４８と開口部４９から吐出されると同時に、塗布ユニット１５が移動装置１７を介して所定の移動軌跡に沿って移動する。この際、ノズル３２は、開口部４９が移動方向に対して後ろ向きとなる状態で移動することとなる。また、塗布ユニット１５はＺ軸シリンダ７５の駆動によって次第に上昇して塗布ヘッド１４を上昇させ、粘性材料Ｍによって形成されるビードＢの塗布開始領域の上面が傾斜面Ｓとなるように保たれる（図８参照）。

図８に示される位置から前記移動軌跡に向かってノズル３２が移動する際に、前述した揺動機構３８のアクチュエータ６４が作動し、コロ３９の軸線位置を次第に上昇させて管状部材３４の位置をノズル３２に対して上昇させ、これにより、開口部４９が全開状態となる（図９参照）。

以後、ノズル３２及び管状部材３４は、同一高さ位置を維持した状態で、ワークＷの被塗布面に閉ループ状となるビードＢを形成するように移動して塗布開始位置に向かう（図１０、図１１参照）。次いで、図１２に示されるように、前記傾斜面Ｓに沿うように、ノズル３２及び管状部材３４の位置が次第に上昇すると同時に、管状部材３４がノズル３２に対して相対的に下降して開口部４９を上部から次第に閉塞し、図１３に示されるように、前記傾斜面Ｓの領域を通過するときに開口部４９を完全に閉塞して粘性材料Ｍの吐出を停止し、これと略同時にノズル３２及び管状部材３４の下端がビードＢから離間することとなる。

従って、このような実施形態によれば、粘性材料ＭをワークＷの被塗布面に塗布して閉ループの軌跡に沿うように材料Ｍの塗布を行う際に、塗布開始位置と塗布終了位置の接合部に段差を生じさせることなくビードＢを形成することが可能となり、全領域におけるシール性能の均一化を図ることが可能となる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、開閉手段を構成する管状部材３４が上下方向に移動可能となる構成を採用したが、周方向に移動可能となる構成としてもよい。この場合、管状部材の外周に、ノズル３２に形成した開口部４９を上下方向に開閉するための切欠を形成すれば足りる。
また、テーブルＴをＹ軸方向に移動させる構成を採用したが、移動装置１７にＹ軸移動機構を設けて塗布ユニットを１５をＹ軸方向にも移動させる構成を採用してもよい。
更に、前記開口部４９は、図示構成例に限定されるものではない。例えば、前記実施形態の図示例では、反転Ｕ字状に表れる形状としているが、鋭角二等辺三角形の頂点部をアール曲面部として当該アール曲面部が上端側に位置する開口形状としたり、或いは他の三角形、だるま状の開口部として種々の断面形状となるビードを形成できるようにしてもよい。

本実施形態に係る材料塗布装置の全体構成を示す概略正面図。 図１の右側面図。 ノズルの開口部が開放した状態を示す塗布ヘッドの概略断面図。 ノズルの開口部が閉塞した状態を示す塗布ヘッドの概略断面図。 ノズル及び管状部材の要部概略斜視図。 （Ａ）は、管状部材からノズル先端側が突出した状態を示す説明図、（Ｂ）は、（Ａ）の底面図、（Ｃ）は、（Ａ）の右側面図。 塗布動作を開始する初期位置を示す説明図。 材料の塗布が開始された直後を示す説明図。 図８の塗布状態よりも更に塗布が進んだ状態を示す説明図。 ノズル及び管状部材の先端位置が一定に保たれた状態で塗布が行われている中間状態を示す説明図。 塗布開始位置にノズルが戻る状態を示す説明図。 図１１に示す状態よりも更に塗布が進行した状態を示す説明図。 塗布が完全に終了した状態を示す説明図。

符号の説明

１０ 材料塗布装置
３２ ノズル
３４ 管状部材（開閉手段）
４８ 吐出口
４９ 開口部
Ｂ ビード
Ｍ 粘性材料
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 粘性材料をノズル先端から吐出してワークの被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
   前記ノズルは、当該ノズル先端に位置する吐出口と、ノズルの外周側に位置して前記吐出口と共に粘性材料を吐出する開口部とを備え、
   前記開口部は、開閉手段を介して開閉可能に設けられていることを特徴とする材料塗布装置。
2. 前記開閉手段は、前記ノズルと同一軸線方向に延びる管状部材を含み、当該管状部材をノズルに対して相対移動させることで前記開口部が開閉可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の材料塗布装置。
3. 前記開口部は、前記吐出口に連なるスリット状をなし、当該開口部の高さは、前記吐出口の直径若しくは幅よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の材料塗布装置。
4. 先端に粘性材料の吐出口を備えているとともに、外周側に前記吐出口と共に粘性材料を吐出する開口部を備えたノズルと、前記開口部の開閉を行う開閉手段とを含む材料塗布装置を用い、前記ノズルとワークとを相対移動させることで平面視略閉ループ状の軌跡に沿って粘性材料をビード状に塗布する材料塗布方法において、
   前記開口部が前記相対移動方向に対して後向きとなる状態で前記ノズルを移動させて前記吐出口及び開口部から粘性材料を吐出し、
   前記ノズルが材料の塗布開始位置に戻る塗布終了位置に到達する際に、前記開閉手段を介して前記開口部を閉塞することを特徴とする材料塗布方法。
5. 前記材料の塗布を開始する際に、前記開口部の開口面積が次第に大きくなるように制御される一方、
   前記材料の塗布を終了する際に、前記開口部の開口面積が次第に小さくなるように制御され、
   前記材料の塗布が完全に終了するときに、前記開口部が閉塞されることを特徴とする請求項４記載の材料塗布方法。

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