JP2012240045A - 液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布ロボットを使った液剤塗布において、生産稼働率を上げるための搬送システムを提供する。
【解決手段】液剤塗布に関連する塗布関連ヘッド部７をＸ方向に搭載させ駆動するＸ駆動部９と、それに直交方向に移動させるＹ軸駆動部１１があり、Ｙ軸駆動部にはＸ軸駆動部１０を搭載させ位置決めを行う。Ｙ軸駆動部の下方には、Ｘ軸方向と平行に塗布部材１２を搬送する搬送レーン１，２があり、片方の搬送レーンで液剤塗布等を行っている間に、他の搬送レーンでは塗布部材を搬送位置決めさせておき、塗布関連ヘッド部は搬送レーン間を移動し塗布する。また塗布ロボット５は、定ピッチで柔軟な生産に対応できるように連結可能としている。
【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、塗布ロボット装置の搬送部、およびこの搬送部を備えた液体塗布装置に関する。

液体塗布に関しては、各種業界分野に幅広く使用されている。この液剤塗布に対して各種ロボットで自動化しているが、一般的な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をＸ−Ｙ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。しかし塗布に対する要望も広くなり、均一な塗布をするため塗布面の高さを検出して塗布したいとか、塗布後の良否確認をしたいとか、同一塗布部材に点塗布や線塗布をしたいとか、また異なる液剤を塗布したい等要望も幅広くある。
また液剤の粘度も幅広いし、塗布量も極少量のものから多量の塗布のものまである。
たとえば用途にもよるが、医療、食品などに多い高精度吐出のものから、建築用など精度の粗いものまである。 生産量も少量のものから多量生産までと用途により幅広い。
また、上記のように使用されている業界分野が広いため、塗布部材の形状、サイズ、材質等に対して、塗布部材の搬送位置決めを含めた塗布条件は幅広い。

特開２０１１−４０４７８ 特開２００９−２５２８６２ 特開２０１１−９１２８８

塗布システムとして装置を考えた場合、一つの連結した塗布ラインで、塗布部材投入から各種液剤安定塗布、塗布確認検査、塗布部材取出しまで各種塗布仕様に組み合わせで対応できるように、また塗布ロボットの搬送部においては、塗布部材の形状は業界用途により形状、材質、サイズ等が異なり、挟持するのに不安定で高速搬送できない部材やパレット搬送時の重量的な面や、トレイ搬送時のエンボス部に入っている部品の姿勢保持のため、搬送時の加速減速域を大きくとる必要がある場合等により、搬送時間が長くなる時が多い。

上記の課題を解決するために、塗布ヘッドには液剤供給部より液剤が塗布ヘッドに供給され、また塗布面の高さ検出が必要な場合には、塗布面の高さ検出センサーや、液剤塗布後の良否を検出するため、光学機器ヘッドや塗布有無検出をするためのセンサー等が、Ｘ軸駆動部のヘッド取付けプレートに取り付けられ、上記各種ヘッドやセンサーに対し上下動が必要な場合には、上下駆動用のためにＺ軸駆動部がある。またＸ軸に直交するようにＹ軸駆動部があり、塗布部材を搬送する搬送部の上部にＹ軸駆動部はあり、Ｘ軸駆動部を一体的に連結駆動できるように塗布ロボット装置を構成している。

塗布部材の搬送部に関しては、塗布部材が各種業界また分野によって形状は様々である。
大きく２つに分けてみると、一つは板形状の部材や、パレット、トレイ等によるコンベア可能な搬送と、挟持や吸着など保持搬送に対応可能なアーム搬送に分かれる。いずれにしても重量面や形状や部品の姿勢の安定度からして、高速搬送できない場合が非常に多い。このことから搬送レーンを並設して、一方のレーン１で塗布関連動作をさせておき、その間に他方のレーン２では塗布部材の搬送位置決め動作をさせる。レーン１の作業が完了するとレーン２に搬送位置決めされた塗布部材に対して、塗布ロボット装置により塗布関連作業を開始して上記の作業動作を繰り返す。コンベア搬送の場合は、ベルトタイプ、チェーンタイプなど一対のガイドレールに対し、コンベアの駆動は１つのモータにより、各レーンの各塗布ロボットを搭載した本体部ごとに駆動させる。 またアーム搬送の場合は、１つのレーンに対し１つの駆動部を１つの本体フレーム上に構成し、塗布ロボット装置を連結する場合に、長さ方向の部品とスタンドを追加して、塗布部材にあった搬送方式を選択搭載する。

基本的には塗布ロボットの置き換え、載せ替えも可能な様に、一定ピッチの本体部に塗布ロボットを搭載するとか、塗布ロボットを取り付けたベース本体ごと入れ替え可能とする。

液剤塗布の場合、使用される業界や分野により液剤の粘度や、塗布、塗出量においても超微量なものから大量なものまで幅広くあり、塗布形状も点塗布から線塗布と様々である。
かつ塗布部材に関する形状は業界用途により非常に幅広い。 このようなことから上記の様に塗布ロボット装置を標準化し、定ピッチに塗布ロボット装置を連結可能な構成とすることで、装置の入れ替えや増減に対応できる様にしている。また塗布関連各種ヘッドに対しては、ヘッド取り付けプレートに取り付けの共用化を図り、各種機能ヘッドの取替えに対応できる様にしている。

搬送部においては、コンベア方式の搬送とアーム方式の搬送のものを選択搭載可能とし、かつ複列レーンの搬送構成とすることで、前記の様に重量や形状も様々であり、またトレイ等の中の部品の安定性などから高速搬送できないものが多い中で、塗布部材に対し複数の搬送レーンを構成することで、搬送レーン１、搬送レーン２において、塗布作業工程と、搬送工程を繰り返して行うことにより、塗布部材に対して搬送の安定化を図るとと同時に、塗布部材の搬送の無駄時間を排除し、塗布関連作業効率を向上させることができる。

本発明の液剤塗布システムの一実施例を示す全体構成斜視図 システムを構成する塗布ロボット装置の斜視図（コンベアタイプ） ヘッド部取り付け図（液剤塗布、塗布面高さ検出） アーム方式複列搬送斜視図 アーム方式時の塗布部材載置台概略図 塗布ロボット装置の別システム構成概略図 タイミングチャート（コンベアタイプ） タイミングチャート（アーム搬送タイプ）

本発明に係る液剤塗布システムの一実施形態について、図面に基づき以下に説明する。
本実施例では第１の液剤塗布装置３ａと、第２の液剤塗布装置３ｂ２台を連結させ、各本体部４ａ４ｂ上には塗布ロボット５を搭載し塗布関連ヘッド部７を駆動させる。本体部４ａは液剤塗布を行い、本体部４ｂは液剤塗布状態の良否を検出するカメラヘッド８を搭載している。
塗布ロボット５の駆動は、塗布ヘッドをＸ方向に駆動するＸ軸駆動部９と、塗布関連ヘッド等を上下動させるＺ軸駆動部１０、およびＹ軸駆動部１１により塗布関連ヘッド部７を位置決めする。 ロボット軸の下方には塗布部材１２に対して塗布部材供給側１３より塗布部材取り出し側１４までに搬送レーン１と搬送レーン２があり、塗布部材供給側１３および塗布部材取り出し側１４には、コンベアやマガジンストッカーなどによる供給排出手段（図示していない）を構成する。搬送レーン１に塗布部材１２が搬送され塗布部材位置決め後、各本体部の作業を開始する、この間に搬送レーン２において塗布部材１２の搬送位置決めを行い、搬送レーン１の各本体部の作業が完了すると各塗布関連ヘッド部７は、搬送レーン２に位置決めされた塗布部材１２に対しての作業を行う。このようにして上記の動作を繰り返し液剤塗布作業を行う。この全体のシステム制御は制御部１５により行う。

図２において本体部４ａ上に構成された各部の機能と構成について詳細に説明していく。
定ピッチの本体部の幅で構成されている本体部４ａ上の塗布ロボット５について説明する。
Ｘ軸駆動部９のＸフレーム１６には、Ｘ軸を駆動するＸ軸モター１７とボールネジ１８があり、タイミングベルト１９で回転力を伝えている。２０はガイドレールである。このレール部に塗布関連ヘッド部７が水平左右方向に移動できるようになっている。液剤塗布ヘッド２１には液剤供給タンク２２よりチューブ２３と連結され液剤が供給される。Ｙ軸駆動部１１のＹフレーム２４は、スタンド２５により支持されている。Ｙ軸を駆動するＹ軸モータ２６とボールネジ２７があり、カップリング２８で連結している。２９はＹ軸のガイドレールでありＸ軸駆動部９が水平方向に移動可能なように保持されている。

図２は図１に対し各レーンの幅寄せ機構を追加したものである。
搬送レーン１および搬送レーン２はＸ軸駆動部９に平行となるように、本体部４ａ上に構成されている。固定側の搬送レール３０と可動側の搬送レール３１とで一対の構成をし、一対の搬送ベルト３２を駆動させるベルト駆動モータ３３により、塗布部材１２を搬送し、位置決めストッパー３４により位置決めする。可動側搬送レール３１はガイド３５上に固定され、塗布部材１２に対してＹ方向の幅位置を調整できるようにしている。

図３は本体部４ａの塗布関連ヘッド部７の構成を示したものである。液剤を塗布位置に対して安定した液剤塗布を行うには、塗布ノズルの先端３６と塗布部材１２の塗布面３７との隙間を一定となるようにすることが大切となる。このために塗布面３７の塗布位置に対するＺ軸方向の高さ変化を、ブラケット３８に取り付けられた高さ検出センサー３９により検出する。この場合塗布位置全てを検出する場合と、塗布面３７の複数ポイントを検出し補正を行うのも、部品、形状、剛性などにより使い分けるとよい。
液剤塗布ヘッド２１のノズル先端３６を調整するためにＺ軸駆動部１０がある。Ｚ軸駆動部１０はＸ軸駆動部９のガイドレール２０の可動側ブロック４０に固定された、ヘッド取り付けプレート４１に構成されている。ヘッド取り付けプレート４１に固定されたブロック４２には、Ｚ軸モーター４３を取り付け、Ｚ軸ボールネジ４４を回転駆動させている。Ｚ軸ガイド４５に取り付けられた上下可動プレート４６に液剤塗布ヘッドホルダー４７があり、液剤塗布ヘッド２１を保持している。４８は空圧チューブであり、液剤は４９のチューブから液剤塗布ヘッド２１に供給される。尚ヘッド取り付けプレート４１は、各種塗布関連ヘッドに対して載せ替え可能なように共用化を図り、各種ヘッドを選択搭載している。

図４は塗布部材１２の搬送に対し、挟持や支持搬送また吸着搬送など塗布部材１２を保持して搬送するものに対して、本図では対称構成の複列アーム搬送方式としているが、レーン１のものやレーン２のアーム搬送方式のユニットを並設してもよい。図１のコンベア搬送に対して選択搭載可能な様にしたものである。機能構成について以下に説明をする。
搬送駆動部５０は一つの本体部４ａ上に搭載している。搬送駆動部５０は搬送駆動部取り付け台５１上に搬送モーター５２と連結した搬送ボールネジ５３からなり、塗布部材１２は定ピッチに取り付けられた挟持アーム５４により挟持され、各本体部４ａ４ｂ上に設けられた載置台５５上に塗布部材１２を位置決めする。挟持アームはアーム取り付けレール５６により、一体的に搬送する。直線的に搬送するための搬送ガイドレール５７はガイドレール台５８とスタンドブロック５９で構成されている。搬送レーン１と搬送レーン２の動作は前記同様、一方の搬送レーンの作業完了後もう一方に搬送位置決めされた塗布部材１２に対し塗布関連作業を行う。また前記レーンにおいては塗布部材の搬送位置決めを行い、この作業を繰り返し行うことにより塗布作業の効率を高めるものである。

図５は上記アーム搬送方式時の塗布部材１２載置台の概略構成図である。塗布部材１２を挟持搬送する場合、搬送位置決め後の塗布部材１２と挟持アーム５４が干渉しないように、載置台５５の上面位置決めプレート６０を上下動させるため、駆動シリンダー６１とガイド６２で構成している。６３は載置台５５のベースプレートである。

図６は塗布ロボット装置の別システム構成の概略図である。塗布ロボット５およびベルト搬送部６４が、本体上部ベース６５に取り付けられ、下部にある一体型本体部６６に対して本体上部ベース６５は、定ピッチに位置決め部６７により位置決め可能として、本体上部ベース６５ごとラインシステムとして入れ替えや、置き換え可能な構成としたものである。

図７はコンベア搬送タイプのタイミングチャートである。塗布ヘッドの作業時間をＴ２、また検査ヘッドの作業時間をＴ３とし、搬送レーン１の塗布部材１２の搬送位置決め時間をＴ４、搬送レーン２の搬送位置決め時間をＴ５とし、各ヘッドの作業時間より各搬送レーンの塗布部材１２の搬送位置決め時間が短い場合、各搬送レーン間をまたがり塗布完了から塗布開始までの時間Ｔ１以外各ヘッドは作業可能となる。簡単に言えばシングルレーンに比べ、ほぼＴ４−Ｔ１の時間が連続して短縮されることになる。

図８は搬送アームタイプのタイミングチャートである。上記と同様に塗布ヘッドの作業時間をＴ１１、検査ヘッドの作業時間をＴ１２とし、各搬送レーンの塗布部材１２の搬送位置決め時間をＴ１３とした場合、各搬送レーン間をまたがり塗布完了から塗布開始までの時間Ｔ１０以外各ヘッドは作業可能となる。簡単に言えばシングルレーンに比べほぼＴ１３−Ｔ１０の時間が連続して短縮されることになる。

１ 搬送レーン１
２ 搬送レーン２
７ 塗布関連ヘッド部
９ Ｘ軸駆動部
１０ Ｚ軸駆動部
１１ Ｙ軸駆動部
１２ 塗布部材
１５ 制御部
２１ 液剤塗布ヘッド
２２ 液剤供給タンク
４１ ヘッド取り付けプレート
５０ 搬送駆動部

Claims (6)

1. 液剤塗布対応構成の塗布ロボット装置において、塗布ヘッドに液剤を供給する液剤供給部と、液剤塗布に関連する各種ヘッドを搭載し、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ヘッドに対し上下動させるＺ軸駆動部と、Ｘ軸駆動部と直交方向に移動させるＹ軸駆動部があり、Ｙ軸駆動部に対しＸ軸駆動部は一体的に移動可能な構成としＸＹ方向の位置決めを行う。Ｙ軸駆動部の下方には、Ｘ軸方向と平行に塗布部材を搬送する搬送部が複列あり、各ロボット装置の各搬送レーンには、塗布部材の搬送位置決め部がある。片方のレーンで液剤塗布等を行っている間に、もう一方の搬送レーンでは塗布部材を搬送位置決めさせ、塗布関連ヘッドの作業完了後、塗布関連ヘッドは搬送レーンをＹ軸方向に移動し、別のレーンの塗布部材に対して塗布等を行う。また塗布ロボットは、生産に柔軟に対応できるように定ピッチで連結可能とし、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の搬送部は、塗布部材により板形状の部材、パレット、トレイ等に対応できる一対のガイドレールからなるコンベア搬送方式のものと、塗布部材を挟持や吸着や支持搬送等に対応可能なアーム搬送方式ユニットに対し、選択搭載可能としたことを特徴とした液体塗布装置。
3. 前記アーム搬送駆動部は、一つの塗布ロボット本体部上に構成し、塗布ロボット連結時には、各本体部のロボットの塗布位置に対応できるように、アーム部の連結方向の長さに関する部材のみ交換させ、装置連結可能な構成としたことを特徴とする液体塗布装置。
4. コンベア搬送方式は、各塗布ロボットを搭載した本体部ごとに各レーンの搬送駆動機能を持たせ、装置連結可能な構成としたことを特徴とした液体塗布装置。
5. 上記コンベア搬送方式の各レーン一対のコンベアレールにおいて、一方を固定側片方を可動側としたことを特徴とした液体塗布装置。
6. 液体塗布装置において、一つの塗布ロボット装置に対して一つの本体部とし、本体部ごと塗布ロボットを入れ替えや増減に対して対応可能な構成としたことを特徴とする、請求項１記載の液体塗布装置。

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