JP2012232282A - 液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液剤塗布における各種の塗布条件や生産数量等に対して、より標準的にシステム化対応する。
【解決手段】基本的な塗布対応構成の塗布ロボット１において、塗布ヘッド９をＸ方向に駆動させるＸ軸駆動部７、塗布ヘッドを上下させるＺ軸駆動部１０、塗布部材５をＹ方向に位置決めするＹ軸駆動部８と、Ｙ軸部と一体駆動可能な様に組み付け、塗布部材を回転させるθ軸駆動部１１で構成し、塗布部材に対して上記塗布ロボットの各軸を選択して塗布を行う。また、各種の塗布に対しては、塗布ロボットを単体から定ピッチで連結可能な構成とすることによりシステム化対応まで可能となり、塗布部材に対し最適な塗布ができる。また塗布に関連する各種の機能ヘッドにおいても、取付互換性を持たせて選択搭載し、各種塗布部材に対して最適な構成で液剤塗布をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体材料を塗布部材に塗布するに当たり、塗布ロボットの単体から連結まで最適塗布システムが容易に構成できる装置に関するものである。

液体塗布に対しては、各種業界分野に幅広く使用されている。 この塗布に対して各種ロボットで自動化しているが、一般的駆動ロボットであるＸ−Ｙ−Ｚ軸駆動装置により塗布ヘッドや塗布部材をＸ−Ｙの水平方向に駆動位置決めさせ、吐出ヘッドを上下Ｚ軸方向に動かせて液体塗布をしていた。 しかしその塗布部材は回転させて塗布したいとか、塗布面の高さを検出して塗布したいとか、塗布後の良否を確認したいとか、同一塗布部材に対して点塗布および線塗布をしたいとか、また異なる液剤塗布もしたい等要望も幅広い。 このため、一つの塗布ライン内で最適な塗布ヘッドを搭載したり、また別の連結した塗布ロボットで塗布後の良否確認をしたりして、各種の塗布仕様に対し標準ユニット選択を行い、必要な生産形態に対応しうる塗布システムを構成するものである。 塗布分野において先行文献はなかった。

近年において、液剤塗布を必要とするものが非常に多くなってきている。 その液剤も種類が非常に多くなってきているし、液剤粘度に対しても幅広くある。 これら用途に応じた液剤塗布における塗布ユニットのヘッド方式や種類も数多くある。 また生産量に対しても多種多量に生産するものが多くなってきている。

これらの液剤塗布を、自動機で安定的に、また均一に塗布したいとの要望が多くなってきており、たとえば塗布ノズル先端と塗布面との間隔を一定にして塗布を行うため、塗布面の高さを検出して液剤を塗布するとか、液剤を点塗布または線塗布したいとか、塗布後の良否を検出したいとか、二液剤を混合して塗布したいとか要望も幅広い。
そこで、これらに対応できる塗布システムを提供することを目的とする。

そこで本発明は、塗布の種類や方法に塗布ロボットを使用して、塗布ヘッドをＸ方向にまた塗布部材をＹ方向に移動させて、塗布位置に対するＸ−Ｙ方向の位置決めをする。塗布ヘッドの上下駆動に対しては、Ｘ軸のヘッド取付プレート１３に組み付けられたＺ軸駆動部の塗布ヘッド取付板３３に取り付けられた塗布ヘッドを、上下方向に駆動することにより、塗布面に最適な高さで液剤を塗布する。またＹ軸駆動部のＹ軸プレート３９には、塗布部材の外周および内周面等の回転塗布を可能とするためθ軸駆動部を搭載している。
塗布部材に対して最適な駆動軸を選択するか、選択構成可能な塗布関連ヘッドや塗布ロボット装置を基本骨格装置モジュールとする。

Ｘ軸駆動部のヘッド取付プレート１３には各種機能、たとえば、塗布部材の高さ検出や、塗布状態の良否確認検出ユニットなどを取り付けたり、塗布ヘッド取付板３３には、各種機能の塗布ユニットを取り付ける。この取り付け位置の互換性が維持できるように、位置決めピン６０で各種塗布ヘッドの塗布ノズル先端高さに統一性をもたせるため、各種塗布ヘッドの着脱時やヘッドの交換時に対応して、ノズル高さを均一に保持させるための機能をもたせ

上記塗布ロボットを定ピッチに配して、塗布部材の条件に対応して、装置単体もしくは連結可能なシステム構成とすることで生産台数や、複数種類の塗布において、必要に応じて塗布ヘッドの選択や、塗布ロボットの連結、また生産に応じた塗布ロボットの入れ替えや増減可能な構成に対しても、制御対応可能な様にしている。

以上説明したように、本発明によれば、塗布ロボットを用いた液剤塗布において、塗布部材の生産数量や、異なった塗布液、塗布形状、また安定塗布に対する塗布面の高さ検出や、塗布状態の良否確認検出などの要望に、柔軟に液剤塗布システムを構成できるようにしたものである。装置単体から連結ラインシステムまでの対応において、定ピッチモジュール構成としたことで、塗布ロボットの置き換えや、入れ替え増減に対して可能とすると共に、ヘッド取付プレート上に構成された塗布ヘッド取付板には、塗布ヘッド取り付けの互換性をもたせる。 また、その他の塗布面の高さ検出ユニットや、塗布検出ヘッドなどにおいても、ヘッド取付プレートに選択組み付け可能とし、各種要望に応じた標準ユニットを搭載することにより、幅広く対応することが可能となり、最適な生産システムを容易に構成することができる。

塗布モジュールシステムの一実施形態の全体構成図 塗布ロボットの外観斜視図 塗布ロボットの概略平面図 塗布ロボットの概略正面図 搬送部の一実施例の斜視図 塗布ロボットシステム個別本体とした概略構成図 塗布ロボットシステム概略構成図 各種機能ヘッドの取り付けの一実施形態図

以下、本発明の実施形態について、図１から図８を用いて説明する。
図１は本発明のモジュール塗布システムの一実施例を斜視図として現したものである。
液体塗布の基本構成をなす塗布ロボット１は、本体部２に対して定ピッチに搭載可能な様に、３ａ、３ｂの位置決めピン等により位置決め搭載している。塗布ロボット１の構成構造は共通化させており、本実施例では３ステーション構成としているが、用途、仕様によりステーション数を変えればよい。 ボックス状塗布部材５の上面の塗布面６に対して、液剤を安定的且つ正確に塗布を行うため、基本構成をなす塗布ロボット１の構成は、各種機能のヘッドユニットをＸ方向に位置決めするＸ軸駆動部７と、塗布部材５をＹ方向に搭載位置決めをするＹ軸駆動部８と、塗布ヘッド９を上下に位置決めをするＺ軸駆動部１０、およびＹ軸駆動部８に搭載されているθ軸駆動部１１により塗布ロボット１は構成している。
また塗布部材５は、図Ａの供給側からＢの排出側に構成されている各ステーションに対して搬送部１６により順送りを行い、各ステーションの塗布ロボットにより、安定的かつ均一に液剤塗布を行うようにしたものである。 １９は各種のライン構成に対応可能な様に制御を行うための制御部である。

本実施例においては、ステーション１の１２には、塗布部材５の塗布面６に対して、Ｘ軸位置決め部７のヘッド取付プレート１３には、高さ検出センサー１４がブラケット１５により取り付けられ、塗布位置に対する塗布面６の高さを検出している。搬送ユニット１６によりステーション２の１７に塗布部材５が搬送され、再度高さ検出センサー１４により、塗布面の少なくとも複数箇所の高さ検出を行い、ステーション１の１２で測定していた塗布面６の高さデータに対して差異が生じていないか検出する。差異が生じていた場合には、制御部１９により塗布面６に対する高さ補正を行い、塗布ヘッド９のノズル先端２０が塗布面６との高さが一定となるように高さ補正の上下動作をさせて、安定塗布ができるようにする。また、連続生産している場合は、塗布部材５が搬送された時の塗布開始上昇待機時にノズル先端２０が変動していないか確認するため、ノズル先端高さ検出センサー２１を取り付けている。ノズル先端の高さ２０が変動していた場合には、制御部１９により前記と同様に塗布面６に対する高さ補正を行い、ノズル先端２０との間が一定となるように補正を行い、液剤を塗布する。 ステーション３の２２においては、搬送部１６により塗布部材５に対して液剤塗布後の状態が安定して塗布できているかどうかまた、液剤の塗布切れが生じていないか等の確認を認識ヘッド２３またはセンサー等を使用して確認するように構成したものである。

塗布ロボット１の構造および構成について図２、図３、図４を用いて説明する。図２は本発の塗布ロボットの外観斜視図である。 図３および図４は塗布ロボットの概略平面図と正面図である。円柱状の塗布部材５ａに対して平面方向に位置決めするため塗布ヘッド９および塗布状態を確認検出をする塗布確認のため認識ヘッド２３を、Ｘ方向に位置決めするＸ軸駆動部７と塗布部材５ａをＹ方向に位置決めするＹ軸駆動部８により、水平方向の位置決めを行う。 塗布ヘッド９を上下方向に駆動させるＺ軸駆動部１０の３軸と、塗布部材５ａの外周および内周部等に液剤を塗布するためのθ軸駆動部１１の４軸で構成している。
２４は液剤供給口で図示していないが液剤タンク等から液剤を供給する。また２５ａ、２５ｂは、ノズル先端２０より液剤を押し出すため、エアーピストンを駆動させるエアー給排出口である。
ノズル高さ検出センサー２１は上記記載の連続生産時以外にも、塗布ヘッド交換時などに計測し、塗布面６との高さを制御ユニット１９によりノズル先端２０の高さを計測し制御調整している。
３ａ、３ｂは本体部２に対しての位置決め用ピン構造を示しているが、キー方式であるとか外周部の面当て構造など採用してもよい。

第３図および第４図に示すように、具体的な作動機構部分において、Ｘ軸駆動部７はＸ軸モーター２６とＸ軸スクリューネジ２７でＸ方向に駆動する。２８はＸ軸スクリューネジナットブロック２９のガイドレールであり、Ｘ軸スクリューネジ２７は３０ａ、３０ｂの支持板で保持されている。 Ｘ軸スクリューネジナットブロック２９に取り付けられているヘッド取付プレート１３がある。 塗布ヘッド９を上下動可能とするために、ヘッド取付プレート１３にはブラケット１８を組み付け、このブラケット１８にＺ軸モーター３１とＺ軸スクリューネジ３２が連結して取り付けられている。 塗布ヘッド取付板３３にはＺ軸スクリューネジナットブロック３４が固定されＺ軸ガイド３５により塗布ヘッド９は上下動する。
次に、塗布部材５ａを搭載しＹ方向位置決めするＹ軸駆動部８およびθ軸駆動部１１について説明する。
Ｙ軸を駆動するＹ軸モーター３６Ｙ軸スクリューネジ３７でＹ方向に駆動する。Ｙ軸スクリューナットブロック３８は、Ｙ軸プレート３９に取付けＹ軸ガイド４０ａ、４０ｂにガイドされ前後する。
Ｙ軸スクリューネジ３７は４１ａ、４１ｂの支持板で保持されている。Ｙ軸駆動部８はベースプレート４２上に構成されている。また、塗布部材５ａは回転中心に載るようにしており、Ｙ軸プレート３９に塗布部材５ａの回転モーター４３からプーリー４４ａ、４４ｂを経て、塗布部材搭載テーブル４５を回転可能にＹ軸プレート３９に着脱可能な様に取り付けられている。

第５図は、搬送部１６の一実施例を示すものであるが、本体部２上に搬送ベース台４６を設け、搬送チャックアーム４７を駆動するため、下部に左右に摺動可能なガイド４８を設け搬送モーター４９と一体回転する搬送スクリューネジ５０と搬送スクリューネジナットブロック５１とで構成し、搬送チャックアーム４７と搬送スクリューネジナットブロック５１を一体駆動させるため連結プレート５２で結合されている。５３は搬送スクリューネジ５０の支持プレートであり、搬送チャックアーム４７は塗布部材５の形状や重量により、挟持搬送や吸引搬送などで塗布部材５に最適な構成を選択すればよい。 駆動においても本実施例はモーター駆動としたが、シリンダー駆動、ベルト搬送など、塗布部材５および５ａの形状、搬送時間等により最適な構成とすればよい。

第６図は第１図の塗布ロボット１の入れ替えに対して、別の構成について示したものである。
塗布ロボット１に対して一つの本体５４で構成している。本体５４の幅は同一にして定ピッチで連結させている。また本体下部にはキャスター５５を取り付けていて、用途に応じて本体と共に塗布ロボット１を、最適なラインシステムとして容易に移動構成できるようにしている。

第７図は、塗布ロボット１の入れ替えや、塗布ロボット１の追加に対して塗布ロボット１と一体となったベース部５６と一体化させて、下部本体５７とそれぞれ位置決め部５８を有した構成でラインシステムを容易に構成可能とした別の形態について示したものである。

第８図は、塗布に関連する各種機能ヘッドにおいて、取り付け再現性や互換性を、ヘッド取付けプレート１３に構成するようにしている。 図はヘッド取付プレート１３上に構成しているＺ軸駆動部のヘッド取付板３３に搭載している塗布ヘッド９の位置決めにおいて、取り付けの考え方の一実施例について示したものである。
塗布ヘッドの塗布方式もいろいろとあり、たとえば液剤をノズル先端２０より押し出す駆動構造には、エアー圧でピストンをを駆動させて押し出すバルブ方式や、ステッピングモーターでスクリューネジを回転させ液剤を押し出すスクリュー方式や、また塗布面６に対して非接触で液体を飛ばして塗布するジェット方式などいろいろとあるが、ヘッド取付プレート１３上に構成されたＺ軸駆動部１０により上下動する塗布ヘッド取付板３３に圧入固定されている位置決めピン６０に対して、塗布ヘッド９のホルダーブロック５９に対し位置決め固定できるようにしておき、塗布ヘッド９を着脱時や、また塗布ヘッドを別の方式のものに取り替えても、塗布ノズル先端２０の位置が一定となるように、位置決めピン６０に対してノズル先端２０までの寸法ｈと、塗布ヘッド取付板３３と塗布ノズル先端２０の中心までの寸法Ｗを決めておき、各種の塗布ヘッド９に対応するホルダーブロック５９を、前記寸法ｈ、Ｗが一定となるようなホルダーブロック５９とすることにより、ヘッドの着脱時や他の方式の塗布ヘッドに変更した時にも、ホルダーブロック５９の形状が変わっていても互換性のある取り付けが可能となる。
基本的な寸法構成に対する考え方は上記の通りであるが、微調整はＸ軸駆動部やＹ軸駆動部、また各種ヘッドを上下動させるＺ軸駆動部や、ノズル高さ検出センサー２１を用いて補正することもできる。

その他の機能ヘッド、たとえば、高さ検出センサー１４の位置決め取付けに対しても、ブラケット１５はヘッド取付プレート１３に対して、図示していないが上記の塗布ヘッド９のホルダーブロック５９と同様に、ピン等でヘッド取付プレート１３に対して同様の構造とすることで、どのステーションにおいても、共通に位置決めできるようになる。 これは認識ヘッド２３の取り付けブラケット６１などにおいても、仕様に合わせて機能ヘッドを選択したものを、同様な構成で取付可能にし、必要な仕様のユニットを、各ステーションの塗布ロボット１に対して構成できるようになる。

１ 塗布ロボット
５ 塗布部材
７ Ｘ軸駆動部
８ Ｙ軸駆動部
９ 塗布ヘッド
１０ Ｚ軸駆動部
１１ θ軸駆動部
１３ ヘッド取付プレート
１４ 高さ検出センサー
１６ 搬送部
１９ 制御部
２１ ノズル先端高さ検出センサー
２３ 認識ヘッド
３３ 塗布ヘッド取付板
５９ ホルダーブロック

Claims (5)

1. 液剤塗布対応構成のロボット装置において、塗布に関連する各種ヘッドをＸ方向に駆動するＸ軸駆動部と、Ｘ軸駆動部に連結した前記各種ヘッドに対し上下動させるＺ軸駆動部と、塗布部材をＸ軸に直交方向のＹ方向に位置決めするＹ軸駆動部と、Ｙ軸Ｙ方向に一体的に駆動可能な様に構成し、塗布部材を回転可能としたθ軸駆動部で構成したロボット装置と、このロボット装置を単体もしくは連結且つ、定ピッチにロボット装置を搭載する本体部のベース面に対して着脱可能に構成し、塗布部材を供給側から排出側へ順送りに搬送する搬送部、および各構成システムに対応して動作を制御する制御部とからなることを特徴とした液体塗布装置。
2. 請求項１記載の液体塗布装置において１つの塗布ロボット装置に対して、１つの本体部とし、液体塗布装置を本体部ごと入れ替えや増減を可能としたたことを特徴とする液体塗布装置。
3. 上記の本体部下部にはキャスターを取り付け、容易に塗布ロボットのライン構成変更を可能とした液体塗布装置。
4. 上記塗布ロボット装置は、必要に応じて駆動軸数を最適に使用して塗布を行うことを特徴とする液体塗布装置。
5. 前記塗布ロボットのＸ軸駆動部に取り付ける塗布に関連する各種機能ヘッドは、機能ヘッドごとに、ヘッド取付プレート１３に対して取り付け互換性を持たせたことを特徴とした液体塗布装置。

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