JP2021115520A - 液体材料塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ検出器によってワークの高さを検出できない箇所を解消し、塗布が予定されているワークの全ての箇所の高さを検出することができる、液体材料塗布装置の提供。【解決手段】高さ検出器３の検出値により吐出ノズル２の高さを補正する液体材料塗布装置１は、液体材料を吐出する吐出ノズルと、吐出ノズルをワークＷに対し相対移動させるロボット４と、塗布プログラムに基づいてロボットを制御する制御部５と、吐出ノズルのワークに対する相対移動方向における検出対象物の高さを検出する高さ検出器と、を備える。制御部は、ワークにおける吐出地点から所定の領域を検出可能に高さ検出器を吐出ノズルに対して駆動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、液体材料を塗布する液体材料塗布装置に関する。

一般的に、基板等のワークに液体材料を塗布する液体材料塗布装置が知られている。線状もしくは点状に塗布された液体材料の幅や高さを一定に保つためには、一定の速度で吐出ノズルとワークを相対移動させながら単位時間当たり一定量の液体材料を塗布することに加え、液体材料を吐出する吐出ノズルとワークの距離を一定に保つ必要がある。もっとも、ワークには、反りやゆがみ等といった微小な凹凸があり、当初の設定のみにおいて一定の距離を保つことは難しい。

そこで、液体材料を塗布する吐出ノズルの近傍に高さ検出器を設け、塗布が予定されているワークの高さを高さ検出器によって検出し、その検出値に基づいて吐出ノズルの高さを制御して、液体材料を塗布する際に、吐出ノズルの先端とワークとの距離が一定になるように補正することが提案されている。

国際公開２００７／０６４０３６号公報 特開平０６−１９８２３８号公報

しかし、従来においては、高さ検出器をどこに設けるかについて課題があった。特許文献１においては、吐出ノズル先端位置と高さ検出器の検出地点が所定量離れていた。その場合、コーナー部を含んだ複雑な軌跡を持つ塗布パターン（塗布予定経路）に塗布しようとすると、後述するように測定不能箇所が発生し誤差が生じてしまう虞があった。

そこで特許文献２では、高さ検出器の検出地点を吐出ノズル先端と同軸上に設置する、つまり距離ゼロとすることが提案されている。しかしその場合、高さ検出器の検出地点は今まさに塗布を行おうとしている位置のため、たとえ高さ検出器により補正すべき検出値が検出されたとしても、吐出ノズルを補正量分上下動させる時間が十分に確保できないという課題があった。つまり、吐出ノズル先端位置と高さ検出器の検出地点との距離において、精度と時間はトレードオフの関係にあると言える。

ここで、吐出ノズル先端と高さ検出器の検出地点との距離に起因する誤差の原因となる測定不能箇所発生について図１１を参照しつつ説明する。図１１に示す実線の円はワークを示し、Ｐ１が吐出ノズルが位置する地点を指す。図１１に示すＰ２が高さ検出器によってワークの高さを検出する地点を指す。また、図１１に示す二点鎖点は、液体材料を塗布する予定経路を指し、破線は高さ検出器によってワークの高さを検出した経路を指し、実線は実際に液体材料が塗布された経路を指す。

塗布作業開始時点においては、図１１（ａ）に示すように、Ｐ２が液体材料の塗布が予定されている始点に位置している。その後、高さ検出器と吐出ノズルは連動して移動し、高さ検出器はワークの高さを検出する。そして、（ｂ）に示すように、Ｐ１が塗布が予定されている始点に到達した時点から、吐出ノズルは液体材料を吐出し始める。その後、塗布が予定された経路を直線上に進み、（ｃ）に示すように、Ｐ１が塗布予定経路の向きが変わる地点に到達する。このとき、高さ検出器は塗布が予定されていない経路の（Ｐ１とＰ２の間）の高さも検出している。そして、進行方向を変更させるために、吐出ノズル及び高さ検出器を連動して回転させ、向きを変える。向きを変えると、（ｄ）に示すように、Ｐ１の位置は変わらないが、Ｐ２の位置は変わる。そのため、（ｄ）の矢印で示す箇所は、高さ検出器によってワークの高さを測定することができない測定不能箇所となる。

このように、ワークの高さを測定できない測定不能箇所が生じると、当該箇所における補正量を算出することができない。そのため、液体材料を塗布する際に、吐出ノズルの先端とワークの距離が一定になるように補正することができず、線幅が一定となるように液体材料を塗布できない虞がある。

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、高さ検出器を用いて吐出ノズルの先端とワークとの距離が一定になるようにする補正において、精度と時間のトレードオフを解消し、補正のための時間を確保しつつ高さ検出器によってワークの高さを検出できない箇所を解消し、塗布が予定されているワークの全ての箇所の高さを検出し、補正することができる液体材料塗布装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために、本発明の液体材料塗布装置は、液体材料を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルをワークに対し相対移動させるロボットと、塗布プログラムに基づいて前記ロボットを制御する制御部と、前記吐出ノズルのワークに対する相対移動方向における検出対象物の高さを検出する高さ検出器と、を備えた前記高さ検出器の検出値により前記吐出ノズルの高さを補正する液体材料塗布装置において、前記制御部は、ワークにおける吐出地点から所定の領域を検出可能に前記高さ検出器を前記吐出ノズルに対し駆動させること、を特徴とする。

前記制御部は、前記吐出ノズルと前記ワークとの相対移動速度に応じて前記高さ検出器を駆動制御する第１モードを備えるようにしてもよい。また、前記制御部は、前記吐出ノズルと前記ワークとの相対移動速度とは関係なく前記高さ検出器を駆動制御する第２モードを備えるようにしてもよい。さらに、前記制御部は、前記塗布プログラムに基づき前記第１モードと前記第２モードを切り替え可能に制御するようにしてもよい。

前記制御部は、前記第２モードで前記吐出ノズルの先端高さ位置を検出し、前記第１モードで塗布予定地点における前記ワークの高さを検出し、前記第１モードの検出値と前記第２モードの検出値を差分することで、塗布予定地点における前記吐出ノズルと前記ワークとの距離を算出するようにしてもよい。

前記制御部は、前記吐出ノズルが前記高さ検出器の検出地点に到達したとき、算出された前記塗布予定地点における前記吐出ノズルと前記ワークとの距離が前記塗布プログラムに基づいた設定距離になるように前記ロボットを制御するようにしてもよい。

本発明によれば、高さ検出器によってワークの高さを検出できない箇所を解消し、塗布が予定されているワークの箇所全ての高さを検出することができる。

第１の実施形態の液体材料塗布装置の全体構成を示す斜視図である。 図１における破線で囲った部分の拡大図である。 図２で示した構成部材を分解した斜視図である。 第１の実施形態の液体材料塗布装置における塗布作業のフローチャートである。 第２モードにおける吐出ノズルの高さ測定を示す模式図である。 第１モードにおける吐出ノズルの相対速度Ｖ１時のワーク高さ測定を示す模式図である。 第１モードにおける吐出ノズルの相対速度Ｖ２時のワーク高さ測定を示す模式図である。 第１モードにおける吐出ノズルの相対速度と検出地点の距離の関係及び吐出ノズルと検出地点との位置関係の変化を示す模式図である。 第２の実施形態の液体材料塗布装置における部分拡大図である。 図９における構成部材を分解した斜視図である。 従来技術における吐出ノズルと高さ検出器の動きを示す模式図である。

（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態の液体材料塗布装置について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、液体材料塗布装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１における破線で囲った部分の拡大図である。図３は、図２で示した構成部材の分解斜視図である。

液体材料塗布装置１は、基板等のワークＷに液体材料を塗布する装置である。本実施形態における液体材料塗布装置１は、単位時間当たり一定量の液体材料をワークＷに塗布する。液体材料塗布装置１は、液体材料を塗布する際に、吐出ノズル２の先端からワークＷまでの距離が塗布プログラムに基づいた設定距離になるよう吐出ノズルの高さを調整する。

液体材料塗布装置１は、図１に示すように、吐出ノズル２、高さ検出器３、ロボット４及び制御部５を備える。吐出ノズル２は、ワークＷに液体材料を塗布する。高さ検出器３は、検出対象物の高さを検出する。本実施形態における検出対象物は、吐出ノズル２及びワークＷである。吐出ノズル２及び高さ検出器３はそれぞれ移動可能に設けられている。ロボット４は、吐出ノズル２及び高さ検出器３をそれぞれ駆動させる。制御部５は、ロボット４と電気的に接続しており、予め設定された塗布プログラムに基づいてロボット４を制御する。即ち、制御部５は、ロボット４を介して、吐出ノズル２及び高さ検出器３のそれぞれの移動を制御する。

高さ検出器３は、塗布作業前に吐出ノズル２の先端までの高さを検出する。塗布作業が開始されると、高さ検出器３は、吐出ノズル２のワークＷに対する相対移動方向におけるワークＷの高さを検出する。即ち、高さ検出器３は、塗布が予定されているワークＷの高さを検出する。以下では、この高さ検出器３が、検出する地点を検出地点又は塗布予定地点と称する場合がある。

制御部５は、この吐出ノズル２の先端の高さとワークＷの高さを差分することで、塗布予定地点における吐出ノズル２の先端とワークＷの距離を算出する。そして、制御部５は、この算出された距離と、設定距離を比較し、補正量を算出する。設定距離とは、予め塗布プログラムに設定された吐出ノズル２が液体材料を塗布する際の吐出ノズル２の先端とワークＷの距離のことである。

制御部５は、吐出ノズル２がワークＷに液体材料を塗布する地点において、吐出ノズル２の先端とワークＷの距離が設定距離になるように、算出された補正量に基づいて、吐出ノズル２を駆動させる。このようにして、液体材料塗布装置１は、液体材料を塗布する際に、検出地点における吐出ノズル２の先端からワークＷまでの距離を設定距離に補正する。

（ロボット）
ロボット４は、吐出ノズル２をワークＷに対して相対移動させる。ロボット４は、テーブル４１、Ｘ軸方向移動部４２、Ｙ軸方向移動部４３、保持部４４及びベースブロック４５を有する。Ｘ軸方向とは、ワークＷが載置される面と平行な一軸であり、例えば、ロボット４の前後方向である。Ｙ軸方向とは、ワークＷが載置される面と平行で、Ｘ軸と直交する方向であり、例えば、ロボット４の左右方向である。また、Ｚ軸方向とは、ワークＷが載置される面と直交する方向であり、高さ方向とも称する。

テーブル４１は、塗布作業用の概略矩形状の台である。Ｘ軸方向移動部４２は、テーブル４１上に配置される。Ｘ軸方向移動部４２は、例えば、スライドテーブルである。Ｘ軸方向移動部４２は、テーブル４１上をＸ軸方向に移動可能に設けられており、ステッピングモータ等の動力によってＸ軸方向に移動することができる。Ｘ軸方向移動部４２の上面には、ワークＷが載置される。即ち、Ｘ軸方向移動部４２は、ワークＷをＸ軸方向に移動させる。また、後述するようにテーブル４１内にはロボット制御部５２が収納されている。

Ｙ軸方向移動部４３は、Ｙ軸方向に移動可能に設けられており、ステッピングモータ等の動力によってＹ軸方向に移動することができる。２本の支柱４３１に支持された、Ｙ軸方向と平行に延びるレール４３２にＹ軸方向移動部４３は設けられている。

保持部４４は、Ｙ軸方向移動部４３の下部に設置されている。保持部４４は、ベースブロック４５を保持する。保持部４４は、Ｚ軸方向に移動可能であり、また、Ｚ軸を軸にしてＲ方向に回転可能である。保持部４４は、ステッピングモータ等の動力によって移動又は回転する。ベースブロック４５は、保持部４４の下部に設置されている。そのため、ベースブロック４５は、保持部４４の移動に連動して移動する。ベースブロック４５には、吐出ノズル２が固定されている。即ち、保持部４４がＺ軸方向に移動することで、吐出ノズル２の高さを調整することができる。また、保持部４４が回転すると高さ検出器３も回転する。したがって、塗布パターン（塗布予定経路）にコーナー部やジグザグ部があっても、保持部４４が回転することで高さ検出器３の検出地点が常に塗布進行方向側に位置するように制御することができる。

ベースブロック４５は、図２及ぶ図３に示すように、駆動部４５１、歯付きベルト４５２、ねじ付きシャフト４５３及び移動ブロック４５４を有する。駆動部４５１は、ステッピングモータ等の動力源である。駆動部４５１には、歯付きプーリ４５１ａが設けられており、駆動部４５１の動力によって歯付きプーリ４５１ａが回転する。ねじ付きシャフト４５３は、２本設けられている。この２本のねじ付きシャフト４５３は、ベースブロック４５の孔を貫通して設けられている。ねじ付きシャフト４５３の一方端部には、歯付きプーリ４５３ａが設けられており、他方端部には、雄ねじ４５３ｂが形成されている。

歯付きベルト４５２は、歯付きプーリ４５１ａ、４５３ａに噛み合い、駆動部４５１の回転駆動をねじ付きシャフト４５３に伝達する。移動ブロック４５４には、ねじ付きシャフト４５３の雄ねじ４５３ｂに対応する雌ねじ４５４ａが形成された孔が形成されている。この孔に、雄ねじ４５３ｂが形成された端部からねじ付きシャフト４５３が挿入されている。よって、ねじ付きシャフト４５３の回転により移動ブロック４５４は、ベースブロック４５に対して接離可能に移動できる。

なお、駆動部４５１がステッピングモータの場合、モータの仕様及び歯付きプーリ４５１ａ、４５３ａの歯数の比率、雄ねじ４５３ｂのねじピッチによって、制御部５から駆動部４５１に送られる単位信号あたりの移動ブロック４５４の移動距離は一義的に決定される。したがって、制御部５は駆動部４５１を駆動制御すると同時に高さ検出器３の位置を算出可能である。また、図示はしていないが電源投入時に初期位置を検出するため初期化センサを移動ブロック４５４に設けても良い。さらに、移動ブロック４５４にリニアエンコーダを別途設けても良い。リニアエンコーダを設けることで、より高精度に高さ検出器３の位置を検出することができる。

（吐出ノズル）
吐出ノズル２は、液体材料をワークＷに塗布する。吐出ノズル２の上部には、シリンジ２１が設けられている。液体材料は、シリンジ２１内に収容されている。ベースブロック４５には、このシリンジ２１の外径と略同一の大きさの孔があり、この孔にシリンジ２１を嵌め込むことで、吐出ノズル２は、ベースブロック４５に固定される。

なお、液体材料を補充・交換する場合に、吐出ノズル２を含めシリンジ２１ごと交換することも多い。その場合、交換したシリンジ２１のベースブロック４５に対する取付誤差や吐出ノズル２の製造上のばらつきに起因し、交換前後で吐出ノズル２の上下方向の位置（座標）が変化してしまうことがある。

また、後述するようにシリンジ２１は塗布制御部５１に接続されている。接続の種類は種々あるが、代表的な例を２つ説明する。１つ目は中空チューブによって接続され、その中空チューブを介し塗布制御部５１からシリンジ２１に空気が送り込まれることで、シリンジ２１内の圧力を増加させ液体材料を吐出ノズル２から吐出させるエア駆動式である。２つ目は、シリンジ２１内部に図示していないポンプやスクリュー等の液体駆動装置を備えており、その液体駆動装置と塗布制御部５１とを電気的に接続させ制御するパルス駆動式である。パルス駆動式においては、塗布制御部５１から液体駆動装置に対し、電流、もしくは電気パルスと言われる電気信号を送信し液体駆動装置はその電気信号に応じポンプやスクリューを駆動させ、液体材料を吐出ノズル２から吐出させる。

（高さ検出器）
高さ検出器３は、検出対象物の高さを検出する。高さ検出器３は、例えば、非接触型の距離センサである。高さ検出器３は、レーザや超音波などを検出対象物に照射させることによって、検出対象物の高さを検出する。

高さ検出器３は、吐出ノズル２と並設される。移動ブロック４５４には、高さ検出器３の外径と略同一の孔が形成されており、この孔に高さ検出器３が挿入され、保持される。そのため、移動ブロック４５４がベースブロック４５から接離することで、高さ検出器３もベースブロック４５から接離する。換言すれば、高さ検出器３による検出地点は、吐出ノズル２が液体材料を吐出する吐出地点から所定領域移動することができる。高さ検出器３は、吐出ノズル２の中心軸に対して角度θ傾いて移動ブロック４５４に設けられている。これに限定するものではないが、例えば２０度傾いて設けられている。

（制御部）
制御部５は、所謂コンピュータであり、塗布プログラムに従って命令を実行するＣＰＵ、命令の実行結果や処理データを記憶するメモリ、塗布プログラムを記憶するストレージ等から構成される。制御部５は、図１に示すように、塗布制御部５１及びロボット制御部５２を有する。

塗布制御部５１は、吐出ノズル２から塗布される液体材料の量を制御する。前述したように塗布制御部５１は、シリンジ２１とケーブルａ１により接続されている。塗布制御部５１は、塗布プログラムに基づいて吐出ノズル２からの吐出量が、予め設定された単位時間当たりにおける液体材料の量となるように、シリンジ２１へ送る空気量や電気パルス等を制御する。

ロボット制御部５２は、塗布プログラムに基づいてロボット４を制御する。ロボット制御部５２は、テーブル４１に内蔵されている。ロボット制御部５２は、Ｘ軸方向移動部４２と電気的に接続している。ロボット制御部５２は、Ｘ軸方向移動部４２を制御することで、ワークＷの移動を制御する。また、ロボット制御部５２は、Ｙ軸方向移動部４３及び保持部４４と電気的に接続しており、吐出ノズル２の位置を制御する。特に、保持部４４のＺ軸方向の移動を制御することで、吐出ノズル２の先端の高さを制御する。

ロボット制御部５２は、高さ検出器３とケーブルａ２を介して電気的に接続している。ロボット制御部５２は、高さ検出器３が検出した吐出ノズル２の高さ及び検出地点におけるワークＷの高さを記憶する。そして、この吐出ノズル２の高さとワークＷの高さとを差分することで、検出地点における吐出ノズル２の先端とワークＷとの距離を算出し、算出された距離と塗布プログラムに設定された設定距離とを比較する。算出された距離と設定距離が異なる場合には、ロボット制御部５２は、補正量を算出し、吐出ノズル２が塗布地点に到達したときに、設定距離になるようにロボット４を制御する。

なお、高さ検出器３が吐出ノズル２の高さを検出することで、前述したように液体材料の補充・交換に伴う吐出ノズル２の交換に起因する吐出ノズル２先端の上下方向の位置変化を補正することができ、吐出ノズル２の先端とワークＷとの距離をより高精度に補正することができる。

ロボット制御部５２は、駆動部４５１とケーブルａ３を介して電気的に接続している。ロボット制御部５２は、駆動部４５１を制御することで、移動ブロック４４、即ち、高さ検出器３をベースブロック４５に対して接離させる。

ロボット制御部５２は、第１モード及び第２モードを備え、塗布プログラム又は操作部６への操作に基づいて第１モードと第２モードを切替可能に制御する。第１モードは、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度に応じて高さ検出器３を駆動するように制御するモードである。第２モードは、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度に関係なく高さ検出器３を駆動するように制御するモードである。相対移動速度には、吐出ノズル２とワークＷを相対的に移動させる場合、吐出ノズル２のみを移動させる場合、ワークＷのみを移動させる場合が含まれる。また、本実施形態では第１モード及び第２モードを切替可能に備えているが、他の構成であっても構わない。

なお、ロボット制御部５２は、操作部６とケーブルａ４を介して電気的に接続されている。操作部６は、キーボード、タッチパネル等のユーザが塗布プログラムを入力するための装置である。ユーザは、操作部６を用いて塗布プログラムを設定し、制御部５は、この塗布プログラムを記憶する。塗布プログラムとは、例えば、ワークへ塗布を行う塗布予定経路座標、つまり吐出ノズル先端の移動軌跡情報や相対移動速度情報、吐出開始座標や吐出終了座標の情報、塗布作業時の吐出ノズル２とワークＷとの設定距離情報、吐出ノズル２が単位時間当たりに塗布する液体材料の量の情報などである。操作部６には、表示部６１が備え付けられている。表示部６１は、操作部６によって入力された情報を表示する。

また、ロボット制御部５２と塗布制御部５１は、ケーブルａ５を介して電気的に接続している。そのため、塗布制御部５１は、塗布プログラムに基づきロボット制御部５２と連動して塗布を制御する。

（作用）
次に、本実施形態における作用について図４〜図８を参照しつつ説明する。図４は、塗布作業のフローチャートである。図５は、第２モードにおける吐出ノズルの高さ測定を示す模式図である。図６は、第１モードにおける吐出ノズルの相対速度Ｖ１時のワーク高さ測定を示す模式図である。図７は、第１モードにおける吐出ノズルの相対速度Ｖ２時のワーク高さ測定を示す模式図である。図８は、第１モードにおける吐出ノズルの相対速度と検出地点の距離の関係及び吐出ノズルと検出地点との位置関係の変化を示す模式図である。

まず、ロボット制御部５２は、第２モードにおいて高さ検出器３を制御する（ステップＳ０１）。即ち、高さ検出器３を吐出ノズル２とワークＷの相対移動速度Ｖに関係なく移動させる。そして、高さ検出器３は、吐出ノズル２の先端の高さを検出する（ステップＳ０２）。

検出手法としては、例えば、駆動部４５１を駆動させ、高さ検出器３をベースブロック４５から最大量離間させ、その後、徐々に高さ検出器３をベースブロック４５に接近させる。そして、照射されたレーザが吐出ノズル２と干渉（反射）し、高さ検出器３の検出値が大きく変化した時の距離αを検出する（図５参照）。高さ検出器３の傾きθは塗布プログラムとして予め記憶されているので、高さ検出器３から吐出ノズル２の距離Ｌを式（１）により算出する。
Ｌ＝α×ｃｏｓθ・・（１）

ロボット制御部５２は、算出された距離Ｌを記憶する（ステップＳ０３）。ここまでは、実際に塗布作業を行う前の工程である。なお前述したように、吐出ノズル２を交換すると、交換前後で吐出ノズル２の上下方向の位置（座標）が変化してしまうことがあるため、ここまでの工程（ステップＳ０１〜０３）は、液体材料の補充・交換に伴う吐出ノズル２の交換後に行うことが望ましい。

なお、ここまでの工程（ステップＳ０１〜０３）は、吐出ノズル２の交換後にユーザが操作部６の所定の操作ボタンを操作することで実施させても良い。また、塗布作業に伴い何らかの原因で吐出ノズル２の位置がズレたり、吐出ノズル２が曲がったりする可能性もあるため、ここまでの工程（ステップＳ０１〜０３）は、吐出ノズル２の交換時だけでなく、例えば塗布作業一定時間ごとに自動実施する、もしくはロボットの電源が投入された場合に自動実施する、または、一連の塗布作業に組み込み、塗布作業の実施直前に必ず吐出ノズル２の高さを検出する、というように設定しても良い。

次に、ユーザが操作部６を用いて、塗布作業を実行する旨入力する（ステップＳ０４）。ユーザが塗布作業を実行する旨の入力が行われると、ロボット制御部５２は、第１モードに切り替わる（ステップＳ０５）。ロボット制御部５２が第１モードに切り替わることで、高さ検出器を吐出ノズル２とワークＷの相対移動速度に応じて移動するように制御する（ステップＳ０６）。

例えば、相対移動速度Ｖ１、Ｖ２があり、相対移動速度Ｖ１から徐々に速度が上がり相対移動速度Ｖ２になったとする。速度が遅い相対移動速度Ｖ１の場合、図６に示すように、ロボット制御部５２は、高さ検出器３がベースブロック４５に近接した位置に配置されるように駆動制御する。そのため、高さ検出器３は、吐出地点からＤ１離れた位置のワークＷの高さを検出する。

その後、相対移動速度Ｖ１から徐々に速度が増加すると、ロボット制御部５２は、相対移動速度に応じて、高さ検出器３がベースブロック４５から離れる方向に駆動制御する。そして、相対移動速度Ｖ２になると、図７に示すように、高さ検出器３の検出地点と吐出地点との距離は、Ｄ２に変化する。即ち、Ｄ２＞Ｄ１の関係となっている。

一方、相対移動速度Ｖ２から徐々に速度が減少し相対移動速度Ｖ１になった場合には、吐出地点と高さ検出器３の検出地点との距離がＤ２からＤ１に変化するように、ロボット制御部は高さ検出器３を駆動制御する。なお、相対移動速度が０、即ち、吐出ノズル２及びワークＷが移動していない場合には、高さ検出器３が検出するワークＷの高さの位置は、吐出地点と合致する。

このように、相対移動速度に応じて、ワークＷの高さを検出する位置を変更するのは、高さ検出器３が高さを検出した検出地点に吐出ノズル２が到達するまでの時間、つまり、吐出ノズル２を補正量分下降又は上昇させる時間を確保するためである。

例えば、相対移動速度がＶ１からＶ２に増加したにもかかわらず、高さ検出器３の検出地点と吐出ノズル２の吐出地点との距離が変化なくＤ１に一定だったと仮定する。その場合、相対移動速度がＶ１の時の高さ検出器３が高さ検出した検出地点に吐出ノズル２が到達するまでの時間Ｔ１＝Ｄ１／Ｖ１となる。そして、相対移動速度がＶ２に増加した時の高さ検出器３が高さ検出した検出地点に吐出ノズル２が到達するまでの時間Ｔ２＝Ｄ１／Ｖ２となる。そして、Ｖ２＞Ｖ１であるためＴ１＞Ｔ２となる。

一方、この高さ検出器３が高さ検出した検出地点に吐出ノズル２が到達するまでの時間の間で、高さ検出器３による検出値に基づいた補正量を算出し、検出地点に吐出ノズル２が到達したときの吐出ノズル２とワークＷとの距離が設定距離となるように、補正量分吐出ノズル２を下降又は上昇させる。したがって、時間Ｔ２では、検出地点に吐出ノズル２が到達するまでに、補正量分、吐出ノズル２を下降又は上昇させる時間が足りなくなる可能性がある。

しかし、本実施形態では、ロボット制御部５２は、第１モードにおいて、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度に応じて高さ検出器３の位置を吐出ノズル２に対して駆動制御している。そのため、相対移動速度が速いときは、吐出地点から離れた位置のワークＷの高さを検出するので、吐出ノズル２の高さを補正する時間を確保することができる。また、主にコーナー部を塗布するときなど相対移動速度が遅いときは、吐出地点に近接した位置のワークＷの高さを検出する。したがって、高さ補正における精度と時間のトレードオフを解消し、効率良く塗布作業を行うことができる。

具体的には、図８を参照しつつ説明する。図８に示す実線の円はワークＷを示し、黒丸（Ｘ１）は吐出ノズル２の位置、即ち、吐出地点を示し、黒四角（Ｘ２）は高さ検出器３がワークＷの高さを検出する検出地点を示し、２点鎖点はワークＷ上に塗布が予定されている経路を示す。図８（ａ）に示すように、速度が最も早い相対移動速度Ｖ_ＭＡＸの場合、Ｘ１とＸ２の距離は最大となり、Ｄ_ＭＡＸ離れている。

その後、塗布予定経路において方向転換が必要な位置に近づくにつれて相対移動速度が徐々に減速すると、図８（ｂ）に示すように、Ｘ１とＸ２の距離は縮まり、方向転換する位置に吐出ノズル２が到達すると、相対移動速度はゼロになる。即ち、図８（ｃ）に示すように、Ｘ１とＸ２の位置は、方向転換する位置で重なり合う。そして、保持部４４が回転し、高さ検出器３の方向転換が行われ、再び動き出すと、図８（ｄ）に示すように、Ｘ１とＸ２の距離は徐々に離れていき、再び相対移動速度Ｖ_ＭＡＸになると、図８（ｅ）に示すように、Ｘ１とＸ２の距離はＤ_ＭＡＸ離れる。

なお、本実施形態では、相対移動速度がゼロになると吐出地点と検出地点との距離Ｄもゼロとなるように説明しているが、それに限定されるものではない。図６等で示されているように、吐出ノズル２からは液体材料が吐出されている。したがって、距離Ｄがゼロ、つまり吐出ノズル２直下を検出地点とすると、ワークの高さではなく吐出された液体材料の高さを検出してしまう可能性がある。そのため、相対移動速度がゼロとなったとしても距離Ｄはゼロとせず、例えば距離Ｄの最小値を吐出ノズル径の半分程度と設定することでワークＷの高さ検出における液体材料の影響を無くすこともできる。

このように、本実施形態では、塗布プログラムに基づき吐出ノズル２に対し高さ検出器３を接離可能に移動させ、高さ検出器３の検出地点を吐出ノズル２に対し変更させることで、測定不能箇所は生じることを解消し、精度と時間のトレードオフを解消させ塗布予定経路の全てのワークＷの高さを算出することができる。

なお、本実施形態のように必ずしも相対移動速度に比例させて高さ検出器３を移動させることは必須では無い。例えば塗布プログラムにおいて、吐出ノズル２先端の移動軌跡情報や移動速度情報は作業前に制御部５に入力されている。したがって、制御部５は塗布プログラムに基づき作業開始後にどのタイミングで吐出ノズル２がコーナー部に差し掛かるかという時間情報を算出することができる。そのため、算出された時間情報に基づいてコーナー部に差し掛かる前後のタイミングにおいて吐出地点と検出地点との距離Ｄを小さくする、といった制御でも構わない。

また、塗布プログラムが吐出ノズル２先端の移動軌跡情報ごとの吐出地点と検出地点との距離Ｄの情報を含んでいる、という構成であっても良い。その場合、塗布プログラムのデータ量が大きくなってしまう一方、制御部５は塗布作業に沿ってその都度塗布プログラムから吐出ノズル２の移動先座標と共に距離Ｄを読み込むだけで制御可能なため、制御部５は、相対移動速度に応じて高さ検出器３の検出地点を駆動制御する必要がないため、制御部５への負担を減少させるというメリットもある。

次に、ロボット制御部５２は、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度Ｖと、ワークＷの高さを検出した検出地点から吐出ノズル２までの距離Ｄとから、吐出ノズル２が検出地点に到達する時間Ｔ（＝Ｄ／Ｖ）を算出する（ステップＳ０７）。

また、ロボット制御部５２は、検出地点におけるワークＷの高さを算出する（ステップＳ０８）。ワークＷの高さを算出する手法は、ステップＳ０２と同様である。即ち、図７のように、相対移動速度Ｖ２の場合においては、ワークＷの高さＬ２＝β２×ｃｏｓθによって算出する。そして、吐出ノズル２の先端の高さとワークＷの高さを差分することで、検出地点における吐出ノズル２の先端からワークＷまでの距離を算出する（ステップＳ０９）。

そして、この算出された距離と、塗布プログラムに設定された設定距離と比較して、補正量を算出する（ステップＳ１０）。最後に、ロボット制御部５２は、ステップＳ０６で算出された時間Ｔ後に、当該検出地点における吐出ノズル２とワークＷの距離が設定距離になるように、補正量に基づいて吐出ノズル２を駆動させる（ステップＳ１１）。

以上のステップを経て、塗布作業が終了であれば（ステップＳ１２ ＹＥＳ）、液体材料塗布装置１による塗布作業は終了し、塗布作業が終了でないのであれば（ステップＳ１２ ＮＯ）、ステップＳ０６に戻り、その後のステップを塗布作業が終了するまで繰り返す。

なお、本実施形態では吐出ノズル２が検出地点に到達する時間Ｔを計算により求めていたが、他の方法であっても良い。例えば、時間Ｔ（＝Ｄ／Ｖ）が常に一定となるように、距離Ｄに対し吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度Ｖを制御した場合、時間Ｔは設定された所定の値であっても良い。また、塗布プログラムが吐出ノズル２の先端の移動軌跡情報ごとの時間Ｔの情報を含んでいる、という構成であっても良い。

（効果）
以上のとおり、本実施形態の液体材料塗布装置１は、液体材料を吐出する吐出ノズル２と、吐出ノズル２をワークＷに対し相対移動させるロボット４と、塗布プログラムに基づいてロボット４を制御する制御部５と、吐出ノズル２のワークＷに対する相対移動方向における検出対象物の高さを検出する高さ検出器３と、を備える。制御部５は、ワークＷにおける吐出地点から所定の領域を検出可能に高さ検出器３を駆動させる。

これにより、高さ検出器３が検出できる検出地点を吐出ノズル２に対し変更することができるので、従来生じていた測定不能箇所を解消し、補正のための時間を確保しつつ塗布が予定されているワークＷの全ての経路を高さ検出器３で測定することができ、精度と時間のトレードオフを解消させることができる。

制御部５は、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度に応じて高さ検出器３を駆動制御する第１モードを備えている。これにより、相対移動速度が速い場合には、高さ検出器３がワークＷの高さを検出する検出地点は、吐出地点から離れることになる。よって、相対移動速度が速い場合であっても、吐出ノズル２の高さを補正する時間を確保することができる。

制御部５は、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度とは関係なく高さ検出器３を駆動制御する第２モードを備えている。これにより、吐出ノズル２の高さを検出することができる。即ち、第１モードにおいて高さ検出器３を駆動させると、相対移動速度がゼロのときに、検出地点は、吐出地点と重なり、高さ検出器は最もベースブロック４５に近接する。換言すると、高さ検出器３は、これ以上ベースブロック４５に近接することができず、レーザを吐出ノズル２に照射させることができない。

そこで、第２モードのように、相対移動速度に関係なく高さ検出器３を駆動させることで、高さ検出器３を第１モードよりも更にベースブロック４５に近接させることができるので、高さ検出器３からのレーザを吐出ノズル２に照射させることができる。よって、吐出ノズル２の高さを検出することができる。

制御部５は、塗布プログラムに基づき第１モードと第２モードを切り替え可能に制御する。これにより、１つの高さ検出器３によって、吐出ノズル２の高さとワークＷの高さを検出することができる。そのため、複数の高さ検出器３を用いる必要がないため、コスト削減を図ることができる。

制御部５は、第２モードで吐出ノズル２の先端の高さ位置を検出し、第１モードで塗布予定地点におけるワークＷの高さを検出する。第１モードの検出値と第２モードの検出値を差分することで、塗布予定地点における吐出ノズル２とワークＷとの距離を算出する。

例えば、塗布プログラムに閾値が設定されており、閾値を超えた距離が算出された場合には、異常発生として緊急停止させることができる。そのため、液体材料塗布装置１の異常発生を早期に発見することができる。

制御部５は、吐出ノズル２が高さ検出器３の検出地点に到達したとき、算出された塗布予定地点における吐出ノズル２とＷワークとの距離が塗布プログラムに基づいた設定距離になるようにロボット４を制御する。これにより、吐出ノズル２がワークＷに液体材料を塗布する際、吐出ノズル２とワークＷの距離は設定距離に維持することができる。よって、線幅が一定となるように液体材料をワークＷの塗布することができるので、製品の信頼性が向上する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る液体材料塗布装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同一構成及び同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

第２の実施形態に係る液体材料塗布装置１は、第１の実施形態とは、高さ検出器３における検出地点の位置の変更の仕方が異なる。具体的には、第１の実施形態では、高さ検出器３は、傾きは変えず、ベースブロック４５に対して接離する方向に移動することで、検出地点の位置を変更していた。一方、第２の実施形態では、吐出ノズル２の軸方向に対する高さ検出器の軸方向の角度θを変更させることで、高さ検出器３における検出地点を変更する。

本実施形態では、図９及び図１０に示すように、ベースブロック４５を保持部４４が保持している。ベースブロック４５は、駆動部４５１、歯付きベルト４５２、ウォームホイール４５５、シャフト４５６、回転ブロック４５７を有する。

駆動部４５１は、ステッピングモータ等の動力源であり、ベースブロック４５に固定されている。駆動部は、円筒ウォーム４５１ｂを有している。ウォームホイール４５５は、円筒ウォール４５１ｂの下部に、円筒ウォーム４５１ｂと組み合って設けられている。即ち、円筒ウォーム４５１ｂが回転すると、ウォームホイール４５５も回転する。ウォームホイール４５５の中心には、シャフト４５６の外径の略同一の孔が形成されている。

シャフト４５６は、ウォームホイール４５５の中心に形成された孔を貫通して設けられている。シャフト４５６の両端部には、歯付きプーリ４５６ａが設けられている。即ち、シャフト４５６が回転することで、歯付きプーリ４５６ａも回転する。

回転ブロック４５７は、高さ検出器３を保持する。回転ブロック４５７は、高さ検出器３の外径と略同一の孔が形成されており、この孔に高さ検出器３が挿入され、保持する。回転ブロック４５７の両端部には、歯付きベルト４５２の対応する歯が設けられている。歯付きベルト４５２は、この回転ブロック４５７に設けられた歯と歯付きプーリ４５６ａに噛み合うように配置されている。即ち、回転ブロック４５７は、歯付きプーリ４５６ａが回転すると、歯付きベルト４５２を介して回転する。そのため、回転ブロック４５７に保持されている高さ検出器３の傾きを変更することができる。

駆動部４５１がステッピングモータの場合、モータの仕様及び、円筒ウォーム４５１ｂとウォームホイール４５５及び歯付きプーリ４５６ａと回転ブロック４５７に設けられた歯との歯数の比率によって、制御部５から駆動部４５１に送られる単位信号あたりの高さ検出器３の回転角度は一義的に決定される。したがって、制御部５は駆動部４５１を駆動制御すると同時に高さ検出器３の角度を算出可能である。なお、図示はしていないが電源投入時に初期角度を検出するため初期化センサを回転ブロック４５７に設けても良い。また、回転ブロック４５７にロータリーエンコーダを別途設けることで、より高精度に高さ検出器３の角度を検出しても良い。

以上のとおり、本実施形態では、回転ブロック４５７を回転させるだけで、高さ検出器３の検出地点を変更させることができる。そのため、液体材料塗布装置１の小型化を図ることができる。また、保持部４４と高さ検出器３との距離が変化しないため、液体材料塗布装置１の動作などによる振動の影響を受けにくい。したがって、高さ検出器３は、より精度良くワークＷの高さを検出することができる。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、吐出ノズル２及びシリンジ２１が垂直に、高さ検出器３が斜めに配置されていたが、その限りではない。例えば、高さ検出器３が垂直に、吐出ノズル２及びシリンジ２１が斜めに配置されていても構わない。また、Ｖ字のように高さ検出器３と吐出ノズル２及びシリンジ２１とがどちらも斜めに配置されていても構わない。さらには、シリンジ２１や高さ検出器３が小さいのであれば、どちらも垂直に、つまり平行に配置されていても良い。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、固定された吐出ノズル２に対して高さ検出器３の位置もしくは角度を変更させることで検出地点を変更したが、他の方法であっても構わない。例えば固定された高さ検出器３に対し、吐出ノズル２を含めシリンジ２１を移動可能に構成させても良い。また、高さ検出器３と検出地点との間に、鏡やプリズム、光ファイバー等の反射・導光部材を備え、固定された高さ検出器３に対し、その反射・導光部材を移動もしくは回転させることで検出地点を変更しても良い。

第１の実施形態及び第２の実施形態における第１モードにおいて、吐出ノズル２とワークＷとの相対移動速度Ｖと、吐出ノズルと検出地点との距離Ｄとは、図８（ａ）に示すような関係となり、この関係式もしくは関係表情報を制御部５は記憶しているが、例えばこの関係式もしくは関係表情報を複数パターン記憶していても良い。一台の液体材料塗布装置１において、複数の液体材料を切り替えて塗布する場合、液体材料の特性に応じ径の異なる吐出ノズルを備えたシリンジ２１に交換して塗布作業を行う場合もある。その場合、最適な相対移動速度Ｖと距離Ｄとの関係も変化する可能性がある。したがって、予め相対移動速度Ｖと距離Ｄとの関係式もしくは関係表情報を複数パターン制御部５に記憶させておき、塗布する液体材料や吐出ノズル２の組合せに応じた最適な関係式もしくは関係表情報に切り替えても良い。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、高さ検出器３と吐出ノズル２とは、Ｚ軸方向を中心とした回転方向（Ｒ方向）には相対回転不能に固定されている構成であったが、その他の構成であっても良い。例えば、高さ検出器３が吐出ノズル２に対しＲ方向に回転可能な構成であっても構わない。その場合、例えば高さ検出器３が回転しても吐出ノズル２は回転せずにコーナー部等を塗布することができるので、ケーブルａ１への負担を減らすことが可能となる。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、吐出ノズル２は常に塗布進行方向側、つまり塗布予定経路の高さを検出するように制御部５は保持部４４を回転制御する構成であったが、その他の構成であっても構わない。例えば、塗布進行方向側に対して１８０°反対方向、つまり塗布済経路の高さを検出しても良い。その場合、塗布厚みを検出することになるため、実際に塗布された厚みを検出し所定の規定厚と比較することで不良の判断を行うことも可能である。

１ 液体材料塗布装置
２ 吐出ノズル
２１ シリンジ
３ 高さ検出器
４ ロボット
４１ テーブル
４２ Ｘ軸方向移動部
４３ Ｙ軸方向移動部
４３１ 支柱
４３２ レール
４４ 保持部
４５ ベースブロック
４５１ 駆動部
４５１ａ 歯付きプーリ
４５１ｂ 円筒ウォール
４５２ 歯付きベルト
４５３ ねじ付きシャフト
４５２ａ 歯付きプーリ
４５３ｂ 雄ねじ
４５４ 移動ブロック
４５４ａ 雌ネジ
４５５ ウォールホイール
４５６ シャフト
４５６ａ 歯付きプーリ
４５７ 回転ブロック
５ 制御部
５１ 塗布制御部
５２ ロボット制御部
６ 操作部
６１ 表示部
Ｗ ワーク
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５ ケーブル

Claims (6)

1. 液体材料を吐出する吐出ノズルと、
   前記吐出ノズルをワークに対し相対移動させるロボットと、
   塗布プログラムに基づいて前記ロボットを制御する制御部と、
   前記吐出ノズルのワークに対する相対移動方向における検出対象物の高さを検出する高さ検出器と、
   を備えた前記高さ検出器の検出値により前記吐出ノズルの高さを補正する液体材料塗布装置において、
   前記制御部は、ワークにおける吐出地点から所定の領域を検出可能に前記高さ検出器を前記吐出ノズルに対し駆動させること、
   を特徴とする液体材料塗布装置。
2. 前記制御部は、前記吐出ノズルと前記ワークとの相対移動速度に応じて前記高さ検出器を駆動制御する第１モードを備えたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の液体材料塗布装置。
3. 前記制御部は、前記吐出ノズルと前記ワークとの相対移動速度とは関係なく前記高さ検出器を駆動制御する第２モードを備えたこと、
   を特徴とする請求項２に記載の液体材料塗布装置。
4. 前記制御部は、前記塗布プログラムに基づき前記第１モードと前記第２モードを切り替え可能に制御すること、
   を特徴とする請求項３に記載の液体材料塗布装置。
5. 前記制御部は、
   前記第２モードで前記吐出ノズルの先端高さ位置を検出し、
   前記第１モードで塗布予定地点における前記ワークの高さを検出し、
   前記第１モードの検出値と前記第２モードの検出値を差分することで、塗布予定地点における前記吐出ノズルと前記ワークとの距離を算出すること、
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の液体材料塗布装置。
6. 前記制御部は、前記吐出ノズルが前記高さ検出器の検出地点に到達したとき、算出された前記塗布予定地点における前記吐出ノズルと前記ワークとの距離が前記塗布プログラムに基づいた設定距離になるように前記ロボットを制御すること、
   を特徴とする請求項５に記載の液体材料塗布装置。
   

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