JP2015044330A - スクリーン捺染装置および動作方法 - Google Patents

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孝一 一ノ瀬
Koichi Ichinose
孝一 一ノ瀬
智弘 礒道
Tomohiro Isomichi
智弘 礒道
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東伸工業株式会社
Toshinkogyo Co Ltd
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Abstract

【課題】種々の捺染作業を自動化したスクリーン捺染装置を提供する。
【解決手段】端部に第1の係合手段31,32が設けられたスクリーン10と、第1の係合手段31,32と嵌め合う第2の係合手段33,34が端部に設けられて、スクリーン10を載置するスクリーン支持部材8と、先端に着脱自在な把持具を有し捺染作業を行う双腕ロボット9と、双腕ロボット9を搭載し水平方向に往復移動する移動手段14と、捺染装置の動作を制御する制御手段とを備え、制御手段が、捺染の工程に応じて、スクリーン把持具22,23、染料容器把持具20,21、または、スキージ把持具24,25の何れか一つを選択し、選択した把持具を双腕ロボット9に装着させ、双腕ロボット9が捺染作業を開始する前に、スクリーン識別番号と、染料容器識別番号と、スキージ識別番号との対応関係を、制御手段に予め記録されている正しい対応関係と照合する。
【選択図】図3

Description

本発明はスクリーン捺染装置に関し、より詳細には、エンドレスベルトの周回毎に必要となる種々の捺染作業を自動化したスクリーン捺染装置に関する。
スクリーン捺染装置とは、スクリーンに彫刻されたデザイン彫刻部を通じて染料(色糊)を布帛に印捺する装置である。従来のフラットスクリーン(FS)方式のスクリーン捺染装置としては、ガイドフレーム方式のスクリーン捺染装置が一般的である。ガイドフレームとは、スクリーンを布帛に対して所定の位置および高さに配置するための器具であり、ガイドフレームに取り付けられたスクリーン上に染料が投入される。
図1は、従来のガイドフレーム方式のスクリーン捺染装置の模式図である。(a)は装置の上面図であり、(b)は装置の側面図である。図1中、符号101で示す構成がエンドレスベルト間欠定寸送り部であり、符号102で示す構成はガイドフレーム方式のスクリーン捺染ユニットである。符号103で示す構成は乾燥機である。
従来のガイドフレーム方式のスクリーン捺染装置では、エンドレスベルト間欠定寸送り部101が、布帛を貼付したエンドレスベルトを図1中の方向Xに間欠送りにて周回させながら、スクリーン捺染ユニット102に取り付けられたスキージにより、スクリーンを通して染料を透過させて、スクリーンに彫刻されたデザインを布帛に印捺する。捺染作業を行う間、従来のガイドフレーム方式の捺染ユニットでは、エンドレスベルトが1周するまで、1つのスクリーンを通して同じ彫刻デザインを布帛に印捺し、エンドレスベルトの周回毎に、使用するスクリーン、スキージ、および染料を取り替えて、複数の異なる彫刻デザインで構成された所望のデザインを完成させる。
このように、従来のガイドフレーム方式の捺染ユニットでは、エンドレスベルトが1周する度に、別の彫刻デザインを布帛に印捺するために、別の彫刻デザインが彫刻された別のスクリーンを捺染ユニットに装着する必要がある。このスクリーンを装着する作業以外にも、スクリーンを装着した捺染ユニットのスクリーン支持部材の高さ調整、捺染ユニットのスキージキャリアへのスキージの装着、印捺時のスキージの加圧およびスキージ角度の調整、染料容器からスクリーンへの染料の投入、スクリーンの型合わせ調節、印捺後にスクリーン内に残留する残留染料の回収、印捺後のスキージおよびスクリーンの取り外しといった捺染に関する一連の作業を、全て人的作業に頼っており非効率であった。
捺染作業の効率化を目的とした従来のスクリーン捺染装置としては、例えば下記特許文献1に記載の装置が挙げられる。下記特許文献1の自動スクリーン捺染機では、サンプル捺染装置を用いたサンプル捺染によりスクリーンの型合わせデータを予め取得し、このデータを実際に捺染を行う本捺染装置で使用することにより、スクリーンの位置決め作業及びスキージ圧の調整作業を自動化している。
また、従来のガイドフレーム方式の捺染ユニットとしては、例えば特許文献2にフラットスクリーン捺染機が開示されている。
特許第2571321号明細書 特開2004−122516号公報
従来のガイドフレーム方式の捺染ユニットでは、エンドレスベルトの周回毎に上記した一連の作業が必要となるため、作業が煩雑となっていた。このため、ガイドフレームへのスクリーン取り付け順の間違いや、染料投入順の間違い等によりデザインの配色間違いを起こし、印捺不良が発生することがあった。
特許文献1に記載の自動スクリーン捺染機では、スクリーンの位置決め作業及びスキージ圧の調整作業を自動化しているが、これらスクリーンの位置決め作業及びスキージ圧の調整作業以外の、例えば染料の投入といった作業については、依然として作業者によるミスが生じることがあった。
また、特許文献2に記載のフラットスクリーン捺染機は、捺染品質の向上を目的としたものであり、捺染作業の効率化を目的としたものではなく、捺染作業における人的作業を軽減できるものではない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンドレスベルトの周回毎に必要となる種々の捺染作業を自動化したスクリーン捺染装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、本発明に係る自動スクリーン捺染装置は、
スクリーンのデザイン彫刻部を通して染料を布帛に印捺する捺染装置であって、
デザイン彫刻部が形成され、端部に第1のスクリーン係合手段(31,32)が設けられたスクリーン(10)と、
前記第1のスクリーン係合手段と嵌め合う第2のスクリーン係合手段(33,34)が端部に設けられて、前記スクリーンを載置するスクリーン支持部材(8)と、
各々の腕の先端に着脱自在な把持具を有し、前記スクリーンに対して捺染作業を行う双腕ロボット(9)と、
前記双腕ロボットを搭載し、前記スクリーンに対して水平方向に往復移動する移動手段(14)と、
捺染装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記捺染作業を開始する前に、前記スクリーンを把持するためのスクリーン把持具(22,23)、染料容器(27)を把持するための染料容器把持具(20,21)、スキージ(26)を把持するためのスキージ把持具(24,25)をそれぞれ選択するとともに、前記捺染作業では、前記選択したスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具を前記双腕ロボットに装着させ、
前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージの各々には、それぞれに対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号が付されており、
前記制御手段には、前記捺染作業の各回で使用されるスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具に対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号の組み合わせが予め記録されており、
前記制御手段は、前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージに付されたスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号と、前記制御手段に予め記録されている前記識別番号の組み合わせとを照合することによって、前記スクリーン把持具、前記染料容器把持具、および前記スキージ把持具を選択する、自動スクリーン捺染装置である。
また、上記目的を達成するための、本発明に係る自動スクリーン捺染装置の動作方法は、
スクリーンのデザイン彫刻部を通して染料を布帛に印捺する捺染装置の動作方法であって、
捺染装置が、
デザイン彫刻部が形成され、端部に第1のスクリーン係合手段(31,32)が設けられたスクリーン(10)と、
前記第1のスクリーン係合手段と嵌め合う第2のスクリーン係合手段(33,34)が端部に設けられて、前記スクリーンを載置するスクリーン支持部材(8)と、
各々の腕の先端に着脱自在な把持具を有し、前記スクリーンに対して捺染作業を行う双腕ロボット(9)と、
前記双腕ロボットを搭載し、前記スクリーンに対して水平方向に往復移動する移動手段(14)と、
捺染装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記捺染作業を開始する前に、前記スクリーンを把持するためのスクリーン把持具(22,23)、染料容器(27)を把持するための染料容器把持具(20,21)、スキージ(26)を把持するためのスキージ把持具(24,25)をそれぞれ選択するとともに、前記捺染作業では、前記選択したスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具を前記双腕ロボットに装着させ、
前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージの各々には、それぞれに対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号が付されており、
前記制御手段には、前記捺染作業の各回で使用されるスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具に対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号の組み合わせが予め記録されており、
前記制御手段は、前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージに付されたスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号と、前記制御手段に予め記録されている前記識別番号の組み合わせとを照合することによって、前記スクリーン把持具、前記染料容器把持具、および前記スキージ把持具を選択する、自動スクリーン捺染装置の動作方法である。
本発明によると、印捺作業前に使用するスクリーンとスキージと染料との対応関係を制御手段が照合し、エンドレスベルトの周回毎に必要となる種々の捺染作業を自動化することにより、作業者のミスによる、ガイドフレームへのスクリーン取り付け順の間違いや、染料投入順の間違い等によるデザインの配色間違いを防止することができ、印捺不良の発生を防止することができる。
また、本発明によると、種々の捺染作業を行うロボットアームが双腕であるので、熟練作業者が両腕でスキージ動作をする際の手捺染の動きを、ロボットアームに忠実に反復させることが可能となり、これにより、捺染における最高品質である手捺染品質に準じた高品質の捺染が可能となる。
また、ロボットアームには制御手段による学習機能が備えられており、学習機能により熟練作業者がスキージ動作を一旦ロボットアームに学習させると、ロボットアームは、学習機能により、一旦学習した動作制御のパラメータにて、熟練作業者と同水準のスキージ動作を繰り返し行うことができる。
また、これら捺染作業の自動化に関するデータを制御手段が管理することにより、捺染作業の依頼主から同じデザインの再度の捺染依頼(リピートオーダ)があった場合であっても、前回の捺染作業と同じ品質の捺染作業を効率的に行うことができる。
従来のガイドフレーム方式のスクリーン捺染装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニットの模式図である。 スクリーンの模式図である。 ツール交換台の模式図である。 本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染装置が行う捺染動作を説明するフローチャートである。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。 右手用の染料容器把持ハンドの模式図である。 左手用の染料容器把持ハンドの模式図である。 左手用の染料容器把持ハンドが容器蓋を把持した状態を示す模式図である。 染料容器把持ハンドを装着した双腕一対のロボットアームが染料投入動作を行う様子を示す模式図である。 染料投入動作およびスキージ動作を説明するためのスクリーンの模式図である。 スクリーン把持ハンドの模式図である。 スクリーン把持ハンドを装着した双腕一対のロボットアームがスクリーンを把持する様子を示す模式図である。 スキージ把持ハンドの模式図である。 ロボットアーム左手が残留染料吸引手段の吸引ノズルを把持する様子を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面において、同じ符号は同じ又は類似の構成要素を示すこととし、よって、同じ又は類似の構成要素に関する説明を省略する。
(1)装置の構成
図2は、本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染装置の模式図である。(a)は装置の上面図であり、(b)は装置の側面図である。
本発明の実施の形態に係るスクリーン捺染装置では、従来のガイドフレーム方式の捺染ユニットを、ロボットアーム方式の捺染ユニットで置き換える。すなわち、本発明の実施の形態に係るスクリーン捺染装置は、エンドレスベルト間欠定寸送り部1と、ロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニット2と、乾燥機3とを備える。エンドレスベルト間欠定寸送り部1は、布帛を貼付したエンドレスベルトを、図2中の方向Xに間欠送りにて所定の長さ定寸送りし、定寸送りを繰り返すことによりエンドレスベルトを周回させる。ロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニット2は双腕一対のロボットアーム9を備え、後述する種々の捺染作業をエンドレスベルトの周回毎に実行する。ロボットアーム9が行う捺染作業としては、例えばスクリーンの載置、染料の投入、スキージ動作、および残留染料の吸引がある。スクリーン捺染ユニット2により彫刻デザインが印捺された布帛は、エンドレスベルト間欠定寸送り部1によって方向Xに定寸送りされ、その後数回の定寸送り後に、印捺後の布帛表面の染料は乾燥機3により乾燥処理される。本実施形態では、エンドレスベルト間欠定寸送り部1は、所定のインタフェースを通じて、後述するスクリーン捺染ユニット2の制御部により動作が制御される。
本発明では、双腕一対のロボットアームを使用し、後述する種々の捺染作業に応じて、ロボットアーム先端の把持ハンドを適宜選択して装着することにより、エンドレスベルトの周回毎に必要となる種々の捺染作業を自動化する。
図3は、本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニットの模式図である。(a)および(c)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(d)は(b)のA−A断面の平面図である。
本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニット2は、捺染動作時にスクリーン10を載置するスクリーン支持部材8と、後述する種々の捺染作業を実行する双腕一対のロボットアーム9と、スクリーン10の位置を確認するためのビジョンカメラ11,12と、ロボットアーム9を懸架する走行手段14と、染料容器27の重量を測定する染料重量測定手段17と、スクリーン10内に残留する染料を吸引する残留染料吸引手段19と、各部を制御する制御手段(図示せず)とを備える。
図4は、スクリーンの模式図である。(a)は平面図であり、(b)は(a)のB−B断面の断面図である。スクリーン10は公知のピン方式のスクリーンであり、スクリーン10にはピン穴(またはピン溝)31,32が設けられている。スクリーン支持部材8にはスクリーン支持部材ピン33,34が設けられ、これらスクリーン支持部材ピン33,34がスクリーン10のピン穴31,32と嵌め合うことで、スクリーン10の型合わせが行われる。使用するスクリーン10のサイズ(縦×横)および高さは後述する制御部に予め記憶されている。
スクリーン支持部材8は昇降手段7を有し、昇降手段7はスクリーン10の上下方向の位置を調節する。スクリーン支持部材8にはスクリーン固定装置(図示せず)が設けられている。
ロボットアーム9は片腕に7軸の可動軸を有する双腕一対のロボットアームであり、各々の腕の先端には、後述する脱着可能な把持具が装着されている。把持具は後述する種々の捺染作業に応じて適宜選択される。ロボットアーム9としては、例えば株式会社安川電機社製の「MOTOMAN−SDA5D」が使用可能である。MOTOMAN−SDA5Dは、片腕7軸の多関節ロボットアームであり、片腕7軸の両腕と、ロボットアーム基台の腰部旋回軸との合計15軸の可動軸を有する多関節ロボットである。
また、ロボットアーム9には制御手段による学習機能が備えられており、学習機能により熟練作業者がスキージ動作を一旦ロボットアームに学習させると、ロボットアームは、学習機能により、一旦学習した動作制御のパラメータにて、熟練作業者と同水準のスキージ動作を繰り返し行うことができる。
走行手段14は2本のロボットアーム9を備えるロボットアーム基台を懸架し、布帛の送り方向Xに対して直交する方向に水平方向に往復移動することができる。走行手段14はサーボ制御されており、制御手段は、走行手段14の所定の基準位置からの移動距離を位置データとして取得することができる。
ビジョンカメラ11,12は撮像手段であり、スクリーン10の位置決め作業のために、ロボットアーム9がスクリーン10をスクリーン支持部材8まで搬送して載置する際に、スクリーン10のスクリーン位置決め用のスクリーンピン穴31,32近傍の画像を撮像する。撮像された画像は制御手段に送信される。
染料重量測定手段17は、容器内の染料を含む染料容器27の重量を測定する。測定された重量は制御手段に送信される。残留染料吸引手段19は、スクリーンに対する印捺完了後にスクリーン10内に残留する染料を吸引する。
制御手段は、本実施形態では、昇降手段7、ロボットアーム9、ビジョンカメラ11,12、走行手段14、染料重量測定手段17、および残留染料吸引手段19の動作を制御する。本実施形態において制御手段が予め記録および設定可能な項目および範囲を表1に示す。

また、スクリーン捺染ユニット2の周囲には、スクリーンラック13と、スキージラック16と、染料容器配置テーブル18と、ツール交換台15とが配置されている。
スクリーンラック13には、スクリーン10を1枚ずつ水平に載置できる棚が設けられており、棚には、スクリーン10搬送時の移動を円滑にできるように、スクリーンを受ける部分に車輪(図示せず)が設けられている。
スキージラック16には、使用する染料の数に応じた複数のスキージ26が配置されている。捺染作業において使用する複数の染料は、染料の色毎に染料容器27に入れられており、染料容器配置テーブル18には、これら複数の染料容器27が染料の色毎に所定の場所に配置されている。ここで、染料容器27と染料容器27内の染料とは1対1に対応している。すなわち、本実施形態では、使用する染料毎に使用する染料容器27は予め決められている。染料容器27および蓋27aとしては、例えばポリエチレン製の蓋付きバケツが使用可能である。
図5は、ツール交換台の模式図である。(a)および(c)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図であり、(d)は上面図である。図5に示すように、ツール交換台15には、染料容器把持ハンド20,21と、スクリーン把持ハンド22,23と、スキージ把持ハンド24,25とが載置されており、ロボットアーム9は、後述する種々の捺染作業に応じて、これら3種類の把持具20〜25を適宜選択して脱着する。把持具は各々の腕の先端に1つづつ装着される。制御手段には、捺染作業の進行状況に応じてどの把持具を選択するか否かの情報が予め記録されている。
なお、本実施形態では、所定のデザインが彫刻された複数のスクリーンのそれぞれにスクリーン識別番号が付与されている。同様に、複数のスキージ26のそれぞれにスキージ識別番号が付与され、複数の染料容器27のそれぞれに、染料容器識別番号が付与されている。本実施形態では、デザインの配色間違いや染料の混色を防ぐために、1つのスクリーン識別番号に対して、使用するスキージに対応する1つのスキージ識別番号と、使用する染料(染料容器)に対応する1つの染料容器識別番号とが対応付けられ、これら識別番号間の対応情報(参照テーブル)が、制御手段(コンピュータ)の記録部に予め記録されている。
また、本実施形態ではスクリーン10は矩形であり、スクリーン10の縦方向および横方向のサイズのデータは、予め制御手段に記録されている。
また、本実施形態では、スクリーン10はディジタル方式のスクリーン彫刻装置により所望のデザインが彫刻されており、このディジタル方式のスクリーン彫刻装置には、スクリーン捺染ユニット2が備えるスクリーン支持部材8のピン33,34と同じスクリーン支持部材が搭載されている。したがって、ディジタル方式のスクリーン彫刻装置とスクリーン捺染ユニット2との間での型合わせ作業をしなくても、高い型合わせ精度が保証されている。
なお、本実施形態では、スクリーン10は、印捺しようとするデザインに応じて、使用する順序で1枚ずつ作業者の手でスクリーンラック13に搭載されているものとする。
(2)装置の動作手順
・運転準備(セットアップ)
作業者は、捺染に使用する染料を染料容器27に入れ、染料容器27を染料重量測定手段17の重量測定部に載置し、載置した染料容器27に対応する染料容器識別番号を制御手段に入力する。染料容器識別番号が制御手段に入力されると、染料重量測定手段17は重量測定を開始し、測定した重量を制御手段に送信する。制御手段では、受信した重量から、染料容器27自体の重量(風袋重量)を差し引いて、染料の正味の重量を、染料重量の初期データとして制御手段の記録部に記録する。
なお、後述するように、スクリーン10へ染料を投入した後の染料容器27の重量を測定することで、染料容器27内に残留する染料の量を正確に把握することができる。また、染料の追加投入時に染料の重量を測定し、染料の追加投入前の染料の重量と比較することで、同一スクリーンを用いて印捺中に染料が不足した場合、回数設定により自動で染料を追加することもできる。
染料重量測定手段17による重量測定が完了すると、染料重量測定手段17は測定完了信号を制御手段に送信する。制御手段はロボットアーム9を制御して、先端に染料容器把持ハンド20,21が装着されたロボットアーム9が、染料重量測定手段17に載置されている染料容器27を把持し、予め入力された染料容器識別番号に従って、染料容器配置テーブル18の所定の位置に染料容器27を搬送し載置する。染料容器27の搬送が完了すると、ロボットアーム9は容器搬送完了信号を制御手段に送信する。
1デザインまたは1配色に必要な他の染料についても、上記した作業と同様の作業により、染料容器識別番号に対応する染料容器配置テーブル18の所定の位置に、染料容器27が配置される。
染料容器27の搬送が完了すると、作業者は、スクリーンラック13に搭載したスクリーン10に対応するスクリーン識別番号と、スキージラック16に配置したスキージ26に対応するスキージ識別番号と、染料容器配置テーブル18に配置した染料容器27に対応する染料容器識別番号とを制御手段に入力する。
制御手段は、これら入力されたスクリーン識別番号と、スキージ識別番号と、染料容器識別番号との対応関係を、制御手段の記録部に予め記録しておいた識別番号間の対応情報(参照テーブル)と照合する。
照合の結果、対応関係が正しい場合には、ロボットアーム9がツール交換台15へ移動し、染料容器把持ハンド20,21を外して、ロボットアーム9の所定の待機位置に移動することにより、制御手段はスクリーン捺染ユニット2の運転準備を完了する。スクリーン捺染ユニット2の運転準備が完了すると、制御手段は運転準備完了信号(セットアップ完了信号)を出力する。この状態で、作業者が制御手段に運転開始信号を入力すると、スクリーン捺染装置は自動運転を開始する。
照合の結果、対応関係に誤りがある場合には、対応関係に誤りがある旨のエラーメッセージを制御手段の表示部に表示し、作業者に修正を促す。
図6は、本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染装置が行う捺染動作を説明するフローチャートである。本実施形態では、ロボットアーム9は、捺染作業として、スクリーンの載置、染料の投入、スキージ動作、および残留染料の吸引を行う。
・スクリーンの載置
図7〜図14は、ロボットアームがスクリーンの載置を行う様子を説明する模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
1番目のスクリーン10は、作業者によりスクリーンラック13に予め載置されているものとする。スクリーン捺染ユニット2が自動運転を開始すると、ロボットアーム9は、走行手段14により、エンドレスベルトの送り方向Xと直交する方向に移動し、ツール交換台15へ移動する。ツール交換台15へ移動したロボットアーム9は、スクリーン把持ハンド22,23を装着する。
まず、ステップS1として、ロボットアーム9がスクリーンを取り出す。ロボットアーム9を搭載した走行手段14がスクリーンラック13手前のスクリーン把持規定位置まで走行すると、走行手段14は走行を停止する。
次に、ロボットアーム9は、図7に示すように、スクリーン10の両側面をスクリーン把持ハンド22,23で把持し、スクリーンラック13のガイド車輪(図示せず)から外れない位置までスクリーン10を引き出す。スクリーン10を所定の長さ引き出した後、ロボットアーム9は一旦スクリーン10の把持を解除し、図8に示すように、スクリーン捺染ユニット2から遠い部分のスクリーン10の側面を把持する。この間、ロボットアーム9は、2つのスクリーン把持ハンド22,23のいずれか一方でスクリーン10を把持したままである。すなわち、一方のスクリーン把持ハンド22側でスクリーン10の把持位置を変更した後、他方のスクリーン把持ハンド23側でもスクリーン10の把持位置を変更することにより、スクリーン10の把持位置を変更する。図9に、ロボットアーム9がスクリーン10の両側の把持位置を変更した後の状態を示す。
スクリーン10の把持位置を変更後、ロボットアーム9の左右のアームにてスクリーン10を持ち上げて、スクリーン支持部材8上の所定の位置に搬送する。図10および図11に、ロボットアーム9がスクリーン10を搬送している状態を示す。
ここで、スクリーン10を搬送する際にロボットアーム9を片腕ずつ動作させる方式を採用した理由は2つある。第1の理由は、スクリーン10の縦方向および横方向のサイズのデータをそのまま使用するためである。第2の理由は、スクリーン捺染ユニット2自体のサイズをコンパクトにして、エンドレスベルト間欠定寸送り部1上での設置スペースをコンパクトにし、スクリーン捺染装置全体のサイズをコンパクトにするためである。
次に、ステップS2として、ビジョンカメラ11,12がスクリーン10の位置決め基準穴31,32を検出する。スクリーン捺染ユニット2を構成する架台の両側には、スクリーン10の位置決めのためのビジョンカメラ11,12が配置されている。制御手段はビジョンカメラ11,12から撮像画像を取得して、公知の画像処理技術により、搬送中のスクリーン10の位置が適切か否かを判断する。
走行手段14は、予め制御手段に記録されているスクリーン10のサイズに基づいて、スクリーン10を移動させる。スクリーン10の搬送中、スクリーン10の後部側位置決めピン穴31が後部側のビジョンカメラ11に到達すると、走行手段14は一時停止し、後部側のビジョンカメラ11が後部側位置決めピン穴31近傍の画像を撮像する。制御手段はこのときの撮像画像と、このときの走行手段14の位置データとを取得する。その後、走行手段14は移動を再開し、スクリーン10の前部側位置決めピン穴32が前部側のビジョンカメラ12に到達するまで移動する。スクリーン10の前部側位置決めピン穴32が前部側のビジョンカメラ12に到達すると、前部側のビジョンカメラ12が前部側位置決めピン穴32近傍の画像を撮像し、制御手段はこのときの撮像画像と、このときの走行手段14の位置データとを取得する。図12に、ビジョンカメラ12が前部側位置決めピン穴32を撮像している状態を示す。
制御手段は、これら取得した画像および位置データとから、スクリーン10の載置位置を補正し、ステップS3として、ロボットアーム9が、補正後の位置データに基づいて、スクリーン10を正確にスクリーン支持部材8上に移載する。図13および図14に、ロボットアーム9が補正後の位置データに基づいてスクリーン10を載置する状態を示す。スクリーン支持部材8上にスクリーン10が載置された後、スクリーン固定装置がスクリーン10を押さえることによりスクリーン10を固定し、印捺時のスクリーン10の位置ずれを防止する。
なお、スクリーンの載置を行うステップS1からステップS3の処理の間、スクリーン10は上昇位置で停止している。
・染料の投入
図15〜図19は、ロボットアームがスクリーン内に染料を投入する様子を説明する模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
まず、ロボットアーム9はツール交換台15へ移動し、図15に示すように、装着しているスクリーン把持ハンド22,23を取り外し、図16に示すように、染料容器把持ハンド20,21を装着する。
次に、ステップS4として、ロボットアーム9が染料容器27内の染料をスクリーン10内に投入する。ロボットアーム9は染料容器配置テーブル18へ移動して、染料容器27の蓋27aを外し、染料容器27をスクリーン10の所定の染料投入場所まで搬送し、スクリーン10の定位置に染料を投入する。
具体的には、まず図17に示すように、ロボットアーム9の一方の染料容器把持ハンド21が、自身の容器蓋把持部211bにて染料容器27の蓋27aを把持して蓋を外す。蓋27aを外すと、ロボットアーム9の他方の染料容器把持ハンド20が、染料容器27の上部を把持し、染料容器27を持ち上げる。染料容器27を持ち上げた後の染料容器配置テーブル18の空きスペースには、一方の染料容器把持ハンド21が把持している先程外した蓋27aを置く。
他方の染料容器把持ハンド20は、染料容器27の上部を把持したまま、スクリーン10の染料投入場所まで染料容器27を搬送する。その後、図18に示すように、一方の染料容器把持ハンド21が染料容器27の下部を把持し、図19に示すように、ロボットアーム9は両腕で染料容器27を傾けて、スクリーン10の定位置に染料を投入する。ここで、染料の投入量は、染料容器27内の染料の量と染料容器27の傾き角度とにより、予め設定された量が投入されるように制御手段にプログラムされている。染料の投入直後、ロボットアーム9は染料の垂れ防止動作を実施する。垂れ防止動作とは、染料を投入するために略水平から所定の角度傾けている染料容器27の角度を、素早く略水平に戻す動作である。
また、ステップS5として、残留染料吸引手段19が染料容器27の注ぎ口を吸引する。このステップS5は任意の工程である。ロボットアーム9が染料容器27を把持したまま、染料容器27を残留染料吸引手段19まで搬送すると、残留染料吸引手段19が動作して、染料の投入動作時に染料容器27の注ぎ口周辺に付着した余分な染料を吸引する。このステップS5の処理により、ロボットアーム9が染料容器27を搬送する際の染料垂れによる、布帛やスクリーン捺染ユニット2の汚れを防止する。
次に、ステップS6として、染料重量測定手段17が染料容器27内の染料を計量する。このステップS6は任意の工程である。ロボットアーム9は染料投入後の染料容器27を染料重量測定手段17に搬送し、染料重量測定手段17が染料容器27の重量を測定する。制御手段は、染料容器27自体の重量(風袋重量)を差し引いて、染料投入後の染料の正味の重量を取得する。これにより、制御手段は、運転開始前のセットアップ時に測定した染料重量と、本ステップS6にて測定した染料重量とを比較し、これら染料投入前後の染料重量から、実際にスクリーン10内に投入された染料の量を把握することができる。またこれにより、印捺回数から各スクリーン毎の染料の消費量を推定することが可能となり、リピートオーダ時の染料の調液量も予測することができる。
次に、ステップS7として、ロボットアーム9が染料容器27を染料容器配置テーブル18の所定の位置に戻す。染料容器把持ハンド20,21が装着された状態のロボットアーム9は、染料容器配置テーブル18上に載置されていた染料容器27の蓋27aを、一方の染料容器把持ハンド21で取り上げると、他方の染料容器把持ハンド20が染料容器27を染料容器配置テーブル18の所定の位置に載置し、一方の染料容器把持ハンド21が染料容器27に蓋をする。
なお、染料の投入を行うステップS4からステップS7の処理の間も、スクリーン10は上昇位置で停止している。
・スキージ動作
図20〜図25は、ロボットアームがスキージ動作を行う様子を説明する模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
まず、ロボットアーム9はツール交換台15へ移動し、図20に示すように、装着している染料容器把持ハンド20,21を取り外し、スキージ把持ハンド24,25を装着する。
次に、ステップS8として、ロボットアーム9がスキージ26を取り出して把持する。まず、ロボットアーム9はスキージラック16へ移動して、図21に示すように、スキージ把持ハンド24を装着した片方の腕で、スキージラック16に予め配置されているスキージ26を把持する。
具体的には、ブレード状のスキージ26はスキージラック16上に垂直に配置されており、一方のスキージ把持ハンド24が、スキージ26の一端の上部規定位置を把持してスキージ26を持ち上げた後、板状のスキージ26を90度旋回させて、スキージ26を水平位置にする。この状態で、他方のスキージ把持ハンド25が、図22に示すように、水平位置にあるスキージ26の他端の下部規定位置を把持する。
その後、両腕でスキージ把持ハンド24,25がスキージ26を再度90度旋回させて、スキージ26先端のドクタ(doctor)部がスクリーン10に対して垂直に接するように、スキージ26を垂直位置にする。この状態で、ロボットアーム9は、スクリーン10後側のフラッドストローク開始位置まで移動し、図23に示すように、スキージ先端のドクタ部がスクリーン10のスクリーン紗(gauze)に接触するまで、ロボットアーム9の両腕でスキージ26を下降させる。この時、スクリーン支持部材8の昇降手段は上昇位置で停止しており、スクリーン10は上昇位置にある。
なお、本ステップで説明したように、本発明の実施の形態に係るロボットアーム方式のスクリーン捺染ユニット2では、一本のスキージ26の両端を、ロボットアーム9の各々の腕で把持する。このようにスキージ26の両端を各々の腕で把持する態様は、熟練作業者が手捺染を行う際にスキージを把持する態様と同じである。これにより、本発明の捺染装置では、従来の熟練作業者が手作業で行っていた手捺染の仕上がりを実現することが可能になる。
なお、従来の捺染装置では、スキージは2本または複数本であるか、あるいは特許文献2に記載されているような、ローラー型のスキージが回転走行する方式である。
次に、ステップS9として、エンドレスベルトのリピート送りを行う。エンドレスベルト間欠定寸送り部1は、捺染対象の布帛が貼付されたエンドレスベルトを、間欠送りにて所定の長さ定寸送りする。
次に、ステップS10として、ロボットアーム9がフラッドストローク動作を行う。この時、ロボットアーム9は、図23に示すスクリーン10後側のフラッドストローク開始位置に存在する。ロボットアーム9は、スキージ26のドクタ部がスクリーン10のスクリーン紗に接触した状態で、フラッドストローク動作を行い、図24に示すように、スクリーン10前側のフラッドストローク完了位置で一時停止する。フラッドストローク動作とは、染料をスクリーン10の枠内に拡散させる捺染動作である。
なお、スキージ26を取り出すステップS8からステップS10の処理の間も、スクリーン10は上昇位置で停止している。
フラッドストローク動作により染料をスクリーン10の枠内に拡散させた後、ステップS11として、ロボットアーム9がスキージ動作を行う。このスキージ動作により、スクリーン10のデザイン彫刻部を通じて染料が布帛に印捺される。
染料を布帛に印捺するために、まず、昇降手段7を動作させて、スクリーン10を下降位置で停止させる。その後、ロボットアーム9がスキージ動作を開始する。ロボットアーム9はスキージ前面に存在する染料を通過後、スキージ走行中にスキージ26を下降、加圧、および当接角度を調整しながら、スキージング走行にて、スクリーン10のデザイン彫刻部を通じて染料を透過させ、染料を布帛に印捺する。従来型のフラットスクリーン型捺染装置では、手捺染工程において熟練作業者がスキージ走行中に行っていたようなスキージ加圧および当接角度の調整といった細やかな調整は困難であった。しかしながら、本願発明では、双腕一対のロボットアーム9を用いることで、このようなスキージ加圧および当接角度の調整をスキージ走行中に行うことが可能となり、安定した品質の印捺結果を得ることができる。
なお、スキージ動作は捺染作業における公知の動作であるので、本明細書におけるこれ以上の説明については省略する。
スキージ動作完了後、ロボットアーム9は、図25に示すように、スクリーン10後側のスキージ完了位置まで移動する。
ここで、ステップS6にて取得した染料投入後の染料重量と、対象とするスクリーンの染料の推定消費量とに基づいて、印捺中に染料が不足すると制御手段が判断する場合には、任意の工程として、染料の追加投入動作を行う。この場合、まずステップS12として、ロボットアーム9はスキージラック16に移動してスキージ26をスキージラック16に戻す。その後、ステップS4の準備として、ロボットアーム9はツール交換台15へ移動して、装着しているスキージ把持ハンド24,25を取り外し、染料容器把持ハンド20,21を装着する。その後、ステップS4から処理を引き続き実行する。
染料の追加動作を行わない場合には、スキージ動作により染料を布帛に印捺する工程を、布帛の次の印捺部分に対して実行する。すなわち、ロボットアーム9がスキージ26を上昇させると共に、昇降手段7を動作させてスクリーン10を上昇位置で停止させて、スクリーン10を布帛表面から浮かせる。この状態で、ステップS9のエンドレスベルトのリピート送りを行い、ステップS10以後の処理を引き続き所定の回数繰り返して実行する。エンドレスベルトが1周して、布帛の印捺部分の全てに印捺が行われると、スクリーン10の印捺を完了する。
スクリーン10の印捺が完了後、ロボットアーム9は、染料が残留するスクリーン10の枠内で、スキージ26のドクタ部をスクリーン枠に擦りつけることにより、スキージ26に付着した染料を拭い取る。その後、ステップS13として、ステップS8とは逆の手順で、ロボットアーム9はスキージ26をスキージラック16に戻す。
具体的には、水平位置にあるスキージ26を所定の高さまで上昇させた後、他方のスキージ把持ハンド25がスキージ26の他端の把持を解除する。この状態で、一方のスキージ把持ハンド24が、水平位置にあるスキージ26を90度旋回させてスキージ26を垂直位置にする。その後、一方のスキージ把持ハンド24がスキージ26の一端を把持したまま、スキージ26をスキージラック16まで移送し、スキージ26をスキージラック16上に垂直に載置する。
・残留染料の吸引
ステップS14として、スクリーン10の枠内に残留する染料を回収する。このステップS14は任意の工程である。スキージ26をスキージラック16に戻した後、ロボットアーム9は、一方のスキージ把持ハンド24で残留染料吸引手段19の吸引ノズル把持プレート193を把持しながらスクリーン10まで移動し、吸引ノズル192にてスクリーン10の枠内に残留する染料を吸引する。
以後、別のデザインが彫刻されたスクリーンにて次の彫刻デザインを印捺する準備として、ステップS15およびステップS16の処理を行う。ステップS15として、印捺完了後のスクリーン10をスクリーンラック13に戻す。ロボットアーム9はツール交換台15へ移動し、装着しているスキージ把持ハンド24,25を取り外し、スクリーン把持ハンド22,23を装着する。ロボットアーム9は、ステップS1〜S3とは逆の手順で、印捺完了後のスクリーン10をスクリーンラック13に移送し、スクリーンラック13の所定の位置に載置する。その後、ステップS16として、エンドレスベルト間欠定寸送り部1がエンドレスベルトを先頭位置まで周回させる。
以後、別のデザインが彫刻されたスクリーンを作業者の手でスクリーンラック13に搭載し、所望のスクリーンの枚数分、ステップS1〜ステップS16の処理を繰り返して実行することで、複数の異なる彫刻デザインで構成された所望のデザインが捺染された所望の布帛を得る。
(3)把持ハンドの詳細構成
・染料容器把持ハンド(右手)
図26は、右手用の染料容器把持ハンドの模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図であり、(c)は(a)のA−A矢視方向の断面図である。
ロボットアーム右手9Rには、マスタプレート91と、電磁弁92と、センサ93とが備えられている。図中、マスタプレート91までがロボットアーム9Rの構成部品であり、マスタプレート91の先に各種の把持ハンドが装着される。ロボットアーム9Rが各種の把持ハンドを装着する際、電磁弁92の制御により、ロボットアーム9R側のマスタプレート91から染料容器把持ハンド20側のツールプレート203を固定することにより、マスタプレート91とツールプレート203とを接続する。マスタプレート91は円筒状の接続部材を中央に有し、この円筒状の接続部材の外周側面には、球状の係合部材が円周状に配置されている。この球状の係合部材は、接続部材内に埋め込まれた弾性部材に接続されており、接続部材内に陥入可能となっている。ツールプレート203には、円筒状の接続部材に嵌合する凹部が形成されており、この凹部の内側面には、マスタプレート91側の球状の係合部材と係合する係合凹部が形成されている。マスタプレート91側の球状の係合部材と、ツールプレート203側の係合凹部とが係合することにより、マスタプレート91とツールプレート203とが固定される。載置された把持ハンドの位置までマスタプレート91を移動させるための制御データは、ロボットアーム9の学習機能により制御手段内に予め記録されている。センサ93は、マスタプレート91の先端に把持ハンドが接続されているか否かを検知する。
右手用の染料容器把持ハンド20は、一対の容器把持部201と、エアシリンダ202と、ツールプレート203と、センサ204とを備える。容器把持部201、エアシリンダ202、およびセンサ204はツールプレート203に接続されており、ツールプレート203を介してロボットアーム9Rとの接続が提供される。ツールプレート203上には、位置決めブッシュ205が設けられている。センサ204は、染料容器27を正確に把持できているか否かを検知する。
容器把持部201は染料容器27の上端側面の溝に係合するための部材である。これら一対の容器把持部201間にはエアシリンダ202が設けられており、エアシリンダ202がシリンダの軸方向に伸縮することにより、容器把持部201間の間隔を調整する。図26の(b)に、一対の容器把持部201が開放している状態(201−OP)と、染料容器27を把持している状態(201−CL)とを示す。
・染料容器把持ハンド(左手)
図27Aは、左手用の染料容器把持ハンドの模式図である。(a)は上面図であり、(b)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(c)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
ロボットアーム左手9Lにも、マスタプレート91と、電磁弁92と、センサ93とが備えられている。ロボットアーム左手9L側のマスタプレート91と染料容器把持ハンド21側のツールプレート213との接続方法は、ロボットアーム右手9Rで説明した接続方法と同じである。
左手用の染料容器把持ハンド21は、一対の容器把持部211aと、一対の容器蓋把持部211bと、エアシリンダ212と、ツールプレート213と、センサ214とを備える。容器把持部211a、容器蓋把持部211b、エアシリンダ212、およびセンサ214はツールプレート213に接続されており、ツールプレート213を介してロボットアーム9Lとの接続が提供される。
容器把持部211aは、染料容器27の下側側面を挟持するための部材である。これら一対の容器把持部211a間にはエアシリンダ212が設けられており、エアシリンダ212がシリンダの軸方向に伸縮することにより、容器把持部211a間の間隔を調整する。図27の(a)に、一対の容器把持部211aが開放している状態(211−OP)と、染料容器27を把持している状態(211−CL)とを示す。
図27Bは、左手用の染料容器把持ハンドが容器蓋を把持した状態を示す模式図である。(a)は上面図であり、(b)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(c)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
容器蓋把持部211bは、染料容器蓋27aの中央に位置する凸部を挟持するための部材である。容器把持部211aと容器蓋把持部211bとは一体に形成されており、一対の容器把持部211a間の間隔が狭まると、一対の容器蓋把持部211b間の間隔も狭まる。
図28Aは、染料容器把持ハンドを装着した双腕一対のロボットアームが染料投入動作を行う様子を示す模式図である。(a)に示すように、ロボットアーム右手9Rが染料容器把持ハンド20で染料容器27の上端を把持し、ロボットアーム左手9Lが染料容器把持ハンド21染料容器27の下側側面を把持する。この状態から、7軸の可動軸を有するロボットアーム9の各可動軸が動作して、(b)に示すように、染料容器27をスクリーン10に対して徐々に傾けて、最終的に、染料容器27内の染料の量に応じて、染料容器27をスクリーン10に対して最大90度まで傾けて、染料をスクリーン10に投入する。
図28Bは、染料投入動作およびスキージ動作を説明するためのスクリーンの模式図である。染料は、スクリーン10枠内の符号27cで示される領域に投入される。
・スクリーン把持ハンド
図29Aは、スクリーン把持ハンドの模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)および(c)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。(d)は(b)の矢視B方向の側面図であり、(e)は(a)のA−A矢視方向の断面図である。
左手用のスクリーン把持ハンド23は、上側スクリーン把持部231aと、下側スクリーン把持部231bと、エアシリンダ232と、ツールプレート233と、スクリーン検出棒234と、センサ235とを備える。上側スクリーン把持部231a、下側スクリーン把持部231b、エアシリンダ232、およびスクリーン検出棒234はツールプレート233に接続されており、ツールプレート233を介してロボットアーム9Lとの接続が提供される。ツールプレート233上には位置決めブッシュ236,237が設けられている。
上側スクリーン把持部231aおよび下側スクリーン把持部231bはスクリーン10を挟持するための部材である。上側スクリーン把持部231aは可動式であり、上側スクリーン把持部231aに接続されたエアシリンダ232がシリンダの軸方向に伸縮することにより、上側スクリーン把持部231aおよび下側スクリーン把持部231b間の間隔が調整される。また、上側スクリーン把持部231aおよび下側スクリーン把持部231bがスクリーン10を挟持すると、スクリーン検出棒234の先端がスクリーン10の上面によって押し込まれ、センサ235がこのスクリーン検出棒234の押し込み量を感知することにより、センサ235が、スクリーン10を把持したことを検出する。
上記した左手用のスクリーン把持ハンド23と同様に、右手用のスクリーン把持ハンド22も、上側スクリーン把持部221aと、下側スクリーン把持部221bと、エアシリンダ222と、ツールプレート223と、スクリーン検出棒224と、センサ225とを備える。右手用のスクリーン把持ハンド22を構成するこれら構成は、上記した左手用のスクリーン把持ハンド23と同じ構成であるので、右手用のこれら構成についての詳細な説明については省略する。
図29Bは、スクリーン把持ハンドを装着した双腕一対のロボットアームがスクリーンを把持する様子を示す模式図である。図に示すように、双腕一対のロボットアーム9は、スクリーン10の一端を、右手用スクリーン把持ハンド22の下側スクリーン把持部221bで把持し、スクリーンの他端を、左手用スクリーン把持ハンド23の下側スクリーン把持部231bで把持する。
・スキージ把持ハンド
図30は、スキージ把持ハンドの模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。(c)は(a)の矢視B方向の側面図であり、(d)は(a)のA−A矢視方向の断面図である。
右手用のスキージ把持ハンド24は、一対のスキージ把持部241と、チャック型のエアシリンダ242と、ツールプレート243と、スキージ検出棒244と、センサ245とを備える。スキージ把持部241、エアシリンダ242、スキージ検出棒244、およびセンサ245はツールプレート243に接続されており、ツールプレート243を介してロボットアーム9Rとの接続が提供される。ツールプレート243上には位置決めブッシュ246,247が設けられている。
一対のスキージ把持部241はスキージ26を挟持するための部材である。これら一対のスキージ把持部241間にはチャック型のエアシリンダ242が設けられている。スキージ検出棒244の先端がスキージ26の上部によって押し込まれ、センサ245によりスキージ26の把持状態を検出する。なお、スキージ26を布帛に押しつける動作は、ロボットアーム9が行う動作である。
上記した右手用のスキージ把持ハンド24と同様に、左手用のスキージ把持ハンド25も、一対のスキージ把持部251と、チャック型のエアシリンダ252と、ツールプレート253と、スキージ検出棒254と、センサ255とを備える。左手用のスキージ把持ハンド25を構成するこれら構成は、上記した右手用のスキージ把持ハンド24と同じ構成であるので、左手用のこれら構成についての詳細な説明については省略する。
図28Bを参照して、スキージ把持ハンド24,25を使用したスキージ動作およびフラッド動作について説明する。ステップS8にて説明したように、本実施形態では、一本のスキージ26の両端をロボットアーム9の各々の腕で把持する。この状態で、ロボットアーム9はスキージ動作およびフラッド動作を行う。
フラッド動作を行う際のロボットアーム9のストローク動作を、符号fl−strで示す。染料は符号27cで示す領域に投入されており、フラッドストローク動作では、ロボットアーム9は、矢印の始点(図中右側の※1)で示されるストローク開始点からスキージ26をストロークさせ、染料が投入された領域27cを含んで、矢印の終点(図中左側)で示されるストローク終了点までの所定のストローク巾で、スキージ26をストロークさせる。
フラッドストローク動作にて染料をスクリーン10の枠内に拡散させた後、スキージストローク動作にて、染料を布帛に印捺する。スキージストローク動作では、ロボットアーム9は、矢印の始点(図中左側の※2)で示されるストローク開始点からスキージ26をストロークさせ、矢印の終点(図中右側)で示されるストローク終了点までの所定のストローク巾で、スキージ26をストロークさせる。
図31は、ロボットアーム左手が残留染料吸引手段の吸引ノズルを把持する様子を示す模式図である。(a)は図2中の方向Xに沿った側面図であり、(b)は図2中の方向Xに直交する方向に沿った側面図である。
図に示すように、本実施形態では、左手用スキージ把持ハンド25は、スキージ26だけではなく残留染料吸引手段19の吸引ノズルも把持する。残留染料吸引手段19には吸引用ホース191が接続されており、その先端には吸引ノズル192が設けられている。吸引ノズル192の根本端部には略平板状の把持プレート193が設けられており、スキージ把持ハンド25の一対のスキージ把持部251が把持プレート193を挟持することで、吸引ノズル192を所望の箇所に向けることが可能となる。把持プレート193上には位置決めブッシュ1931,1932が設けられている。
以上、本発明を特定の実施の形態によって説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態においてロボットアーム9の右手9Rおよび左手9Lが行っている動作は、適宜入れ替えて行っても良い。例えば、上記実施の形態では、右手用のスキージ把持ハンド24が残留染料吸引手段19の把持プレート193を把持しているが、この動作を左手用のスキージ把持ハンド25が行ってもよい。また例えば、右手用の染料容器把持ハンド20と左手用の染料容器把持ハンド21とを入れ替えて装着し、ロボットアーム9の右手9Rと左手9Lとの制御を適宜入れ替えて動作させてもよい。
また、上記実施の形態では、スクリーン10は、印捺しようとするデザインに応じて、使用する順序で1枚ずつ作業者の手でスクリーンラック13に搭載されているが、この作業をさらに自動化させてもよい。上記実施の形態では、スクリーンラック13上には1枚のスクリーン10が載置されているが、例えば、使用するスクリーン10の枚数に応じた複数のスクリーンラックを準備し、使用するスクリーン10の順序に応じて、このスクリーンラックをターンテーブル式またはベルトコンベア式に、スクリーンラック13の所定の位置に配置すればよい。
また、上記実施の形態では、運転準備時に、染料容器27を染料重量測定手段17の重量測定部に載置する作業を作業者が実施しているが、この作業をロボットアーム9が実施してもよい。
また、上記実施の形態では、染料重量測定手段17を用いて染料容器27の重量を測定しているが、染料重量測定手段17に代えて、ロボットアーム9自体に重量測定部を設けても良い。例えば、染料容器把持ハンド20,21に重量測定部を設けてもよい。
また、上記実施の形態では、捺染に使用するスクリーンのサイズ(縦×横)を1パターン登録しているが、捺染に使用するスクリーンのサイズを予め複数パターン登録しておいてもよい。これにより、異なるサイズのスクリーンに入れ替えた際に、スクリーンのサイズを再度入力することなく、制御手段がスクリーンサイズの差分を計算して、計算したスクリーンサイズの差分に応じて、双腕ロボット9を含む捺染ユニットの各部分の制御パラメータを自動的に設定してもよい。
また、上記実施の形態では、ステップS9においてエンドレスベルトのリピート送りを行い、引き続き、ステップS10においてロボットアーム9がフラッドストローク動作を行っているが、ステップS9およびS10の処理は同時に行っても良い。これらの処理を同時に行うことで、捺染作業に要する時間を短縮することができる。
1 エンドレスベルト間欠定寸送り部
2 スクリーン捺染ユニット
3 乾燥機
7 昇降手段
8 スクリーン支持部材
9 双腕一対のロボットアーム
10 スクリーン
11,12 ビジョンカメラ
13 スクリーンラック
14 走行手段
15 ツール交換台
16 スキージラック
17 染料重量測定手段
18 染料容器配置テーブル
19 残留染料吸引手段
20,21 染料容器把持ハンド
22,23 スクリーン把持ハンド
24,25 スキージ把持ハンド
26 スキージ
27 染料容器
31,32 ピン穴(ピン溝)
33,34 スクリーン支持部材ピン

Claims (12)

  1. スクリーンのデザイン彫刻部を通して染料を布帛に印捺する捺染装置であって、
    デザイン彫刻部が形成され、端部に第1のスクリーン係合手段が設けられたスクリーンと、
    前記第1のスクリーン係合手段と嵌め合う第2のスクリーン係合手段が端部に設けられて、前記スクリーンを載置するスクリーン支持部材と、
    各々の腕の先端に着脱自在な把持具を有し、前記スクリーンに対して捺染作業を行う双腕ロボットと、
    前記双腕ロボットを搭載し、前記スクリーンに対して水平方向に往復移動する移動手段と、
    捺染装置の動作を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段が、前記捺染作業を開始する前に、前記スクリーンを把持するためのスクリーン把持具、染料容器を把持するための染料容器把持具、スキージを把持するためのスキージ把持具をそれぞれ選択するとともに、前記捺染作業では、前記選択したスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具を前記双腕ロボットに装着させ、
    前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージの各々には、それぞれに対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号が付されており、
    前記制御手段には、前記捺染作業の各回で使用されるスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具に対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号の組み合わせが予め記録されており、
    前記制御手段は、前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージに付されたスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号と、前記制御手段に予め記録されている前記識別番号の組み合わせとを照合することによって、前記スクリーン把持具、前記染料容器把持具、および前記スキージ把持具を選択する、自動スクリーン捺染装置。
  2. 前記双腕ロボットが前記スキージ把持具を装着して、前記スクリーンを通して染料を布帛に印捺する印捺動作を、前記スキージの両端を把持しながら行い、
    前記制御手段が、前記双腕ロボットを制御して、スキージ走行中の前記スキージの加圧調節および前記スキージの当接角度の調節を行う、請求項1に記載の自動スクリーン捺染装置。
  3. 前記双腕ロボットが、動作制御のパラメータを前記制御手段に記録し、前記動作制御のパラメータを前記制御手段から読み出して利用することで学習機能を実現し、前記学習機能に基づいて前記双腕ロボットが捺染作業を行う、請求項1に記載の自動スクリーン捺染装置。
  4. 異なるサイズのスクリーンまたは異なるサイズのスキージが使用される場合に、
    前記制御手段が、前記制御手段に予め記録しておいた前記スクリーンのサイズまたは前記スキージのサイズに基づいて、前記異なるサイズのスクリーンまたは前記異なるサイズのスキージとの差分計算により、前記学習機能に依らず、前記双腕ロボットの前記動作制御のパラメータを自動的に設定する、請求項3に記載の自動スクリーン捺染装置。
  5. 前記双腕ロボットが、片腕7軸の多関節ロボットアームであり、片腕7軸の両腕と、ロボットアーム基台の腰部旋回軸との合計15軸の可動軸を有する、請求項1に記載の自動スクリーン捺染装置。
  6. 前記第1または第2のスクリーン係合手段の近傍を撮像する撮像手段をさらに備え、
    前記制御手段が、前記制御手段に予め記録しておいた前記スクリーンのサイズと、前記撮像手段が撮像した前記第1または第2のスクリーン係合手段の近傍の画像とに基づいて、前記スクリーンと前記スクリーン支持部材との位置合わせを行う、請求項1に記載の自動スクリーン捺染装置。
  7. 布帛が貼付けられたエンドレスベルトを所定の長さ送出するエンドレスベルト間欠定寸送り手段と、
    前記布帛の一デザイン分に対応する枚数の前記スクリーンを載置するスクリーンラックと、
    前記布帛の一デザインにおいて使用する染料の種類に対応する本数の前記スキージを収納するスキージラックと、
    をさらに備え、
    前記双腕ロボットが前記スクリーン把持具を装着して、前記スクリーンラックから前記スクリーンを取り出して、取り出した前記スクリーンを前記スクリーン支持部材上に載置し、
    前記双腕ロボットが前記染料容器把持具を装着して、前記染料容器内の前記染料を前記スクリーンの枠内の所定の位置に投入し、
    前記双腕ロボットが前記スキージ把持具を装着して、前記スクリーンを通して前記染料を前記布帛に印捺し、
    前記エンドレスベルト間欠定寸送り手段が、前記エンドレスベルトを所定の長さ送出する、請求項1に記載の自動スクリーン捺染装置。
  8. 染料重量測定手段をさらに備え、
    前記双腕ロボットが前記染料を前記スクリーンの枠内に投入する前に、前記双腕ロボットが前記染料容器把持具を装着して、前記染料容器内の染料の重量を前記染料重量測定手段が測定し、
    前記双腕ロボットが前記染料を前記スクリーンの枠内に投入した後の、前記染料を前記布帛に印捺する前に、前記双腕ロボットが前記染料容器把持具を装着して、前記染料容器内の染料の重量を前記染料重量測定手段が測定し、
    前記制御手段が、前記スクリーン枠内への投入前後の前記染料の重量の差分から、前記スクリーン枠内に投入された前記染料の重量を算出し、
    前記制御手段が、前記スクリーン枠内に投入された前記染料の重量を、前記エンドレスベルトが送出された回数に対応する印捺回数で除算することにより、前記スクリーン毎の前記染料の平均使用量を推定する、請求項7に記載の自動スクリーン捺染装置。
  9. 前記制御手段が、前記スクリーン内に投入された前記染料の量と、推定された前記スクリーン毎の前記染料の前記平均使用量に基づいて、前記双腕ロボットが前記染料を前記布帛に印捺した後に、前記双腕ロボットに前記染料容器把持具を装着させて、前記染料の追加投入動作を行わせる、請求項8に記載の自動スクリーン捺染装置。
  10. 前記染料重量測定手段が前記染料容器把持具に設けられている、請求項8に記載の自動スクリーン捺染装置。
  11. 先端に吸引口を有する吸引管が接続され、前記吸引口の根本側の端部に把持部が設けられた残留染料吸引手段をさらに備え、
    前記双腕ロボットが前記染料を前記布帛に印捺した後に、
    前記スキージ把持具を装着した前記双腕ロボットが、前記残留染料吸引手段の前記把持部を把持して、前記スクリーンの枠内に残留する前記染料を吸引する、請求項7に記載の自動スクリーン捺染装置。
  12. スクリーンのデザイン彫刻部を通して染料を布帛に印捺する捺染装置の動作方法であって、
    捺染装置が、
    デザイン彫刻部が形成され、端部に第1のスクリーン係合手段が設けられたスクリーンと、
    前記第1のスクリーン係合手段と嵌め合う第2のスクリーン係合手段が端部に設けられて、前記スクリーンを載置するスクリーン支持部材と、
    各々の腕の先端に着脱自在な把持具を有し、前記スクリーンに対して捺染作業を行う双腕ロボットと、
    前記双腕ロボットを搭載し、前記スクリーンに対して水平方向に往復移動する移動手段と、
    捺染装置の動作を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段が、前記捺染作業を開始する前に、前記スクリーンを把持するためのスクリーン把持具、染料容器を把持するための染料容器把持具、スキージを把持するためのスキージ把持具をそれぞれ選択するとともに、前記捺染作業では、前記選択したスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具を前記双腕ロボットに装着させ、
    前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージの各々には、それぞれに対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号が付されており、
    前記制御手段には、前記捺染作業の各回で使用されるスクリーン把持具、染料容器把持具、およびスキージ把持具に対応するスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号の組み合わせが予め記録されており、
    前記制御手段は、前記スクリーン、前記染料容器、および前記スキージに付されたスクリーン識別番号、染料容器識別番号、およびスキージ識別番号と、前記制御手段に予め記録されている前記識別番号の組み合わせとを照合することによって、前記スクリーン把持具、前記染料容器把持具、および前記スキージ把持具を選択する、自動スクリーン捺染装置の動作方法。
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