JP2011194329A - 塗工システム - Google Patents

Abstract

【課題】塗料の物性の経時変化で塗工膜の膜厚が不均一になる事態が生じても迅速に対処することが可能な塗工システムを提供すること。
【解決手段】塗料を貯蔵可能なタンク２と、タンク２から供給された塗料を塗工対象物に吐出する塗工ヘッド１と、タンク２と塗工ヘッド１との間に位置し、塗料の吐出時にタンク２から塗工ヘッド１に流れる塗料の流量を調整可能な流量調整部４と、一端が流量調整部４に連通し、他端が塗工ヘッド１に連通し、タンク２から流量調整部４を通じて流入した塗料が塗工ヘッド１に向かって流れる流路５と、塗料の吐出で塗工対象物に形成される塗工膜の膜厚、流量、または流量に換算可能な塗料の物性のいずれかを計測する計測部１５と、流量調整部４と計測部１５の各々に接続され、計測部１５の計測値が許容範囲外である場合に流量調整部４に流量を調整させる制御部１４と、を有し、計測部１５は、流路５を除く位置に設置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗料を塗工対象物に吐出することによって、該塗工対象物に塗工膜を形成する塗工システムに関する。

塗料を塗工対象物に吐出することによって、該塗工対象物に塗工膜を形成する塗工システムには、金属箔を塗工対象物とし、該金属箔に塗料の一つである塗工液で塗工膜を形成するものが知られている。このような塗工システムは、一般的に、塗工液を貯蔵可能なタンクと、タンクから供給された塗工液を金属箔に吐出する塗工ヘッドと、タンクから塗工ヘッドに流れる塗工液の流路を開閉する弁と、を有している。

上記のような塗工システムでは、塗料の物性（例えば、粘度、密度）の経時変化により、塗料の流量が変化する場合がある。この場合、塗工ヘッドから吐出される塗料の量が変化して塗工膜の膜厚が不均一になるという問題が起こりうる。

そこで、このような問題を解決するための装置が提案されており、特許文献１に開示されている。図６は、特許文献１に記載の装置の構成を示す模式図である。特許文献１に記載の装置では、加圧手段５１からタンク５２に空気が送られると、タンク５２から塗布液が流量調整手段５３、流量測定手段５４を流れてダイコータ５５に供給される。そして、ダイコータ５５から塗布液が被塗布物に吐出されることによって、該被塗布物に塗布膜が形成される。特許文献１に記載の装置では、流量測定手段５４の計測により塗布液の流量の変化が検知されると、その変化を抑制するように、加圧手段５１からタンク５２に送られる空気の圧力、または、流量調整手段５３に設けられている定流量弁の開度が調整される。その結果、塗布膜の膜厚を正常な状態に戻すことが可能となる。

特開２００９−１９５７７４号公報

特許文献１に記載の装置では、塗布液の流量の変化が生じた場合、流量調整手段５３によって流量が調整された塗布液がダイコータ５５に供給されないと、塗布膜の膜厚は正常な状態に戻らない。そのため、流量調整手段５３からダイコータ５５までの塗布液の流路が長いと塗布膜の膜厚が正常な状態に戻るまでに時間がかかるので、この流路は短い方が望ましい。しかし、特許文献１に記載の装置では、流量調整手段５３とダイコータ５５との間に流量測定手段５４が設置されている。そのため、この流量測定手段５４が、流量調整手段５３からダイコータ５５までの塗布液の流路を短縮する際の障害となっている。したがって、特許文献１に記載の装置では、塗布膜の膜厚が不均一になる事態が生じた場合、迅速に対処できない可能性がある。

そこで、本発明は、塗料の物性の経時変化で塗工膜の膜厚が不均一になる事態が生じても迅速に対処することが可能な塗工システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明による塗工システムは、塗料を貯蔵可能なタンクと、前記タンクから供給された前記塗料を塗工対象物に吐出する塗工ヘッドと、前記タンクと前記塗工ヘッドとの間に位置し、前記塗工ヘッドによる前記塗料の吐出時に前記タンクから前記塗工ヘッドに流れる前記塗料の流量を調整可能な流量調整部と、一端が前記流量調整部に連通し、他端が前記塗工ヘッドに連通し、前記タンクから前記流量調整部を通じて流入した前記塗料が前記塗工ヘッドに向かって流れる流路と、前記塗工ヘッドによる前記塗料の吐出で前記塗工対象物に形成される塗工膜の膜厚、前記流量、または前記流量に換算可能な前記塗料の物性のいずれかを計測する計測部と、前記流量調整部と前記計測部の各々に接続され、前記計測部の計測値が許容範囲外である場合に前記流量調整部に前記流量を調整させる制御部と、を有し、前記計測部は、前記流路を除く位置に設置されている。

本発明によれば、流量調整部から塗工ヘッドまで塗料が流れる流路に計測部が設置されていないので、この流路を短縮する際に計測部が障害とならない。これにより、塗料の物性の経時変化で塗工膜の膜厚が不均一になる事態が生じても迅速に対処することが可能となる。

実施形態１の塗工システムの構成を示す図である。 実施形態１の塗工システムに設けられている弁体の動作内容を示す図である。 実施形態１の塗工システムの流量調整に関する動作内容を示す図である。 塗工システムの流量調整に関する動作内容を示す図である。 実施形態２の塗工システムの構成を示す図である。 特許文献１に記載の装置の構成を示す模式図である。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の塗工システムの構成を示す図である。

本実施形態の塗工システムにおいて、タンク２は、塗料の一つである塗工液８を貯蔵可能である。タンク２に貯蔵されている塗工液８は、ポンプ３によって流量調整部４へ送り込まれる。流量調整部４へ送り込まれた塗工液８は、流路５を介して塗工ヘッド１に間欠的に供給される。そして、塗工ヘッド１が塗工対象物である金属箔６に塗工液８を間欠的に吐出することによって、金属箔６に塗工膜７が間欠的に形成される。塗工膜７に対向する位置には、計測部１５が設置されている。流量調整部４と計測部１５の各々には制御部１４が接続されている。

流量調整部４は、タンク２と塗工ヘッド１との間に位置し、塗工ヘッド１による塗工液８の吐出時にタンク１から塗工ヘッド１に流れる塗工液８の流量を調整可能である。具体的には、流量調整部４は、図１に示すように、筐体１６と、弁座１０と、弁体１１と、軸１２と、アクチュエータ１３と、を有する。筐体１６は、ポンプ３によって送り込まれた塗工液８が塗工ヘッド１に向かって流れる内部空間１７を備えている。内部空間１７を囲む筐体１６の内壁には一対の弁座１０が設けられている。軸１２は、アクチュエータ１３に連結され、内部空間１７を往復移動可能である。軸１２の先端部には、円柱状の弁体１１が取り付けられている。弁座１１は段付き形状をしている。ここで、弁体１１の動作について説明する。図２は、弁体１１の動作内容を示す図である。

弁体１１は、軸１２の往復移動に伴って、弁座１０に接触する封鎖位置と（図２（ａ）参照）、弁座１０に非接触な開放位置（図２（ｂ）参照）との間を往復移動する。弁体１１が封鎖位置に位置しているときには、タンク２から塗工ヘッド１への塗工液８の流れが封鎖される。一方、弁体１１が開放位置に位置しているときには、反対に塗工液８の流れが開放される。弁体１１の往復移動は、制御部１４がアクチュエータ１３を制御することによって間欠的に行われる。

弁体１１が開放位置に位置しているときには、塗工液８が流路５に流入する。流路５は、一端が内部空間１７に連通し、他端が塗工ヘッド１に設けられた貯留部１８に連通している。貯留部１８は、塗工液８を一時的に貯留させるためのものである。貯留部１８に貯留された塗工液８は、貯留部１８に連通するスリット９から金属箔６に向かって吐出される。

金属箔６は、図１に示すように、搬送部２１に巻きつけられており、搬送部２１の回転により搬送される。そして、金属箔６は、スリット９に対向する位置に搬送されたときに塗工液８で塗工され、その結果塗工膜７が形成される。塗工膜７の膜厚ｔ（図１参照）は、計測部１５によって計測される。

計測部１５は、塗工膜７までの距離Ｄ（図１参照）を計測するセンサである。膜厚ｔが薄いと距離Ｄが大きくなり、反対に膜厚ｔが厚いと距離Ｄが小さくなるので、距離Ｄを計測することによって膜厚ｔを算出することは可能である。計測部１５の計測値は制御部１４に入力される。

制御部１４は、計測部１５の計測値（膜厚ｔ）が許容範囲内の場合、塗工膜７の膜厚が均一に形成されていると判断し、引き続きアクチュエータ１３を制御して弁体１１を間欠的に往復移動させる。計測部１５の計測値が許容範囲外の場合、制御部１４は、塗工膜７の膜厚が不均一になる事態が生じたと判断し、流量調整部４に塗工液８の流量を調整させる。

図３は、本実施形態の塗工システムの流量調整に関する動作内容を示す図である。図３（ａ）は、計測値が許容範囲内の場合における弁体１１の開放位置を示している。図３（ｂ）は、計測値が許容範囲の上限値を上回る場合における弁体１１の開放位置を示している。図３（ｃ）は、計測値が許容範囲の下限値を下回る場合における弁体１１の開放位置を示している。

計測値が許容範囲の上限値を上回る場合には、塗工膜７の膜厚ｔは計測値が許容範囲内の場合（正常な場合）に比べ厚くなっていることを示す。そこで、制御部１４は、弁体１１の開放位置を、正常時に比べ弁座底１０aとの間隔が狭まる方向に変位させるようにアクチュエータ１３を制御する（図３（ｂ）参照）。すると、弁体１１と弁座底１０ａとの間隔における流路１９の長さＬが長くなるので、流路１９の管摩擦抵抗が増し塗工ヘッド１に供給される塗工液８の流量も減少する。その結果、塗工膜７の膜厚ｔは、薄くなって正常な状態に戻る。

計測値が許容範囲の下限値を下回る場合には、塗工膜７の膜厚ｔは正常時に比べ薄くなっていることを示す。そこで、制御部１４は、弁体１１の開放位置を、正常時に比べ弁座底１０aとの間隔が広がる方向に変位させるようにアクチュエータ１３を制御する（図３（ｃ）参照）。すると、弁体１１と弁座底１０ａとの間隔における流路１９の長さＬが短くなるので、流路１９の管摩擦抵抗が減少し塗工ヘッド１に供給される塗工液８の流量も増大する。その結果、塗工膜７の膜厚ｔは、厚くなって正常な状態に戻る。

本実施形態では、上述したように弁座１０が段付き形状となっている。これは、弁座１０が段付き形状でない場合、弁体１１が全開に近い部分では、流路の管摩擦抵抗を決定する支配的な要素は弁体開放位置により制御可能な距離aよりも制御不能な距離bの為、弁体１１の開放位置変化による流量の正確な制御は困難となるからである(図４参照)。なお、弁体１１の開放状態に応じて流量の変化量を大きくしたい場合、弁体１１の側面を傾斜させて逆円錐状としてもよい。

また、本実施形態では、上述したように、計測部１５は、塗工膜７に対向する位置に設置されており、流路５には設置されていない。そのため、この流路５を短縮することができる。よって、流量の変化で膜厚が不均一になる事態が生じても迅速に対処することが可能となる。

さらに、本実施形態では、計測部１５が、塗工膜７の膜厚ｔの変化の原因となる塗工液８の流量ではなく、塗工膜７の膜厚ｔそのものを計測している。そのため、膜厚ｔが不均一になったことをより正確に検知することが可能となる。

（実施形態２）
図５は、本実施形態の塗工システムの構成を示す図である。なお、実施形態１の塗工システム（図１参照）と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態の塗工システムは、計測部１５と機能および設置場所の異なる計測部２０を備えている点で実施形態１の塗工システムと相違する。計測部２０は、ポンプ３と筐体１６との間に設置されている。計測部２０は、流量計であり、その内部を流れる塗工液８の流量を計測する。計測部２０の計測値は制御部１４に入力される。

制御部１４は、計測部２０の計測値が許容範囲内の場合、実施形態１と同様に、塗工膜７の膜厚ｔが均一に形成されていると判断し、引き続きアクチュエータ１３を制御して弁体１１を間欠的に往復移動させる。

計測値が許容範囲の上限値を上回る場合には、流量が正常時に比べ増大していることを示す。すなわち、塗工膜７の膜厚ｔが正常時に比べ厚くなっていることを示す。そこで、制御部１４は、実施形態１と同様に、弁体１１の開放位置を、正常時に比べ弁座底１０ａとの間隔が狭まる方向に変位させるようにアクチュエータ１３を制御する。これにより、塗工ヘッド１に供給される塗工液８の流量が減少するので、塗工膜７の膜厚ｔは薄くなる。その結果、塗工膜７の膜厚ｔは正常な状態に戻る。

計測値が許容範囲の下限値を下回る場合には、流量が正常時に比べ減少していることを示す。すなわち、膜厚ｔが正常時に比べ薄くなっていることを示す。そこで、制御部１４は、実施形態１と同様に、弁体１１の開放位置を、正常時に比べ弁座底１０ａとの間隔が広がる方向に変位させるようにアクチュエータ１３を制御する。これにより、塗工ヘッド１に供給される塗工液８の流量が増大するので、塗工膜７の膜厚ｔが厚くなる。その結果、塗工膜７の膜厚ｔは正常な状態に戻る。

本実施形態では、上述したように、計測部２０は、ポンプ３と筐体１６との間に設置されており、流路５には設置されていない。そのため、この流路５を短縮することができる。よって、流量の変化で膜厚が不均一になる事態が生じても迅速に対処することが可能となる。

なお、流量を直接計測できない場合には、計測部２０は、該流量に換算可能な塗工液８の物性を計測する計測器であってもよい。この場合、計測部２０は、例えば、塗工ヘッド１の貯留部１８に設置してもよい。また、この物性としては、例えば、塗工液８の圧力、粘度、密度、温度などが考えられる。塗工液８の圧力、粘度の変化は、直接流量に影響を及ぼすからである。塗工液８の密度の変化は、質量の変化に対応し、この質量の変化が流量に影響を及ぼすからである。塗工液８の温度の変化は、塗工液８の溶媒の質量の変化に対応し、この質量の変化が流量に影響を及ぼすからである。上述した各物性の変化と流量の変化とが対応付けられると、各物性の計測値を流量に換算できる。そして、制御部１４が、換算された流量を計測値として用いることで、膜厚ｔが不均一になる事態の発生の有無を検知できるようになる。

１ 塗工ヘッド
２ タンク
３ ポンプ
４ 流路調整部
５、１９ 流路
６ 金属箔
７ 塗工膜
８ 塗工液
９ スリット
１０ 弁座
１０ａ 弁座底
１１ 弁体
１２ 軸
１３ アクチュエータ
１４ 制御部
１５ 計測部
１６ 筐体
１７ 内部空間
１８ 貯留部
２０ 計測部
２１ 搬送部

Claims (8)

1. 塗料を貯蔵可能なタンクと、
   前記タンクから供給された前記塗料を塗工対象物に吐出する塗工ヘッドと、
   前記タンクと前記塗工ヘッドとの間に位置し、前記塗工ヘッドによる前記塗料の吐出時に前記タンクから前記塗工ヘッドに流れる前記塗料の流量を調整可能な流量調整部と、
   一端が前記流量調整部に連通し、他端が前記塗工ヘッドに連通し、前記タンクから前記流量調整部を通じて流入した前記塗料が前記塗工ヘッドに向かって流れる流路と、
   前記塗工ヘッドによる前記塗料の吐出で前記塗工対象物に形成される塗工膜の膜厚、前記流量、または前記流量に換算可能な前記塗料の物性のいずれかを計測する計測部と、
   前記流量調整部と前記計測部の各々に接続され、前記計測部の計測値が許容範囲外である場合に前記流量調整部に前記流量を調整させる制御部と、を有し、
   前記計測部は、前記流路を除く位置に設置されている、塗工システム。
2. 前記計測部は、前記塗工膜に対向する位置に設置され、前記塗工膜までの距離を計測することによって前記塗工膜の膜厚を計測する、請求項１に記載の塗工システム
3. 前記計測部は、前記タンクと前記流量調整部との間に設置され、前記計測部の内部を流れる前記塗料の流量を計測する、請求項１に記載の塗工システム。
4. 前記計測部は、前記タンクと前記流量調整部との間、または前記塗工ヘッドに設置され、前記塗料の圧力、粘度、密度、または温度のいずれかを前記塗料の物性として計測し、
   前記制御部は、前記計測部で計測された前記塗料の物性から換算された流量を前記計測値として用いる、請求項１に記載の塗工システム。
5. 前記流量調整部は、前記塗料が前記塗工ヘッドに向かって流れる内部空間を備えた筐体と、前記内部空間を囲む前記筐体の内壁に設けられた弁座と、前記内部空間を往復移動可能な軸と、前記軸に取り付けられ、前記軸の往復移動に伴って、前記弁座に接触する封鎖位置と前記弁座に非接触な開放位置との間を往復移動する弁体と、前記軸に連結されるアクチュエータと、を有し、前記タンクから前記塗工ヘッドへの前記塗料の流れは、前記弁体が前記封鎖位置に位置しているときに封鎖され、前記弁体が前記開放位置に位置しているときに開放され、
   前記制御部は、前記弁体が間欠的に前記往復移動するように前記アクチュエータを制御する、請求項２から４のいずれか１項に記載の塗工システム。
6. 前記弁座は、段付き形状を有する、請求項５に記載の塗工システム。
7. 前記制御部は、前記計測値が前記許容範囲の下限値を下回る場合には、前記弁体の前記開放位置を前記弁座との間隔が広がる方向に変位させるように前記アクチュエータを制御する、請求項５または請求項６に記載の塗工システム。
8. 前記制御部は、前記計測値が前記許容範囲の上限値を上回る場合には、前記前記弁体の前記開放位置を前記弁座との間隔が狭まる方向に変位させるように前記アクチュエータを制御する、請求項５から７のいずれか１項に記載の塗工システム。

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