JP4482757B2 - シート材貼付装置 - Google Patents

Description

本発明はシート材貼付装置に係り、シール材、クッション材、機能フィルム等の粘着シート材を、被貼付物の所定位置に、気泡やしわ等を発生させずに精度よく貼付けるようにしたシート材貼付装置に関する。

一般にラベラー等と呼ばれる、粘着面を有するシート材、フィルム、ラベル等を被貼付物としてのワークの所定位置に連続して貼り付けることができるシート状体の貼付装置などでは、ロール状に巻回され、表面に剥離層が形成された台紙（セパレータ）上に一定の間隔で仮貼付されたシート材、フィルム、ラベル等（以下、シート材と記す。）を、剥離エッジ等の所定位置で、台紙の巻き取り動作に合わせて台紙から貼付ヘッドの吸着面に転写するように、同期剥離させ、その後、吸着面にシート材を吸着保持させた状態で貼付ヘッドを、被貼付物としてのワークの所定位置まで移動し、貼付ヘッドに付帯された貼付ローラ等によりワークの所定位置にシート材の貼付けを行うようになっている。

図５は、従来のシート材貼付装置５０および同装置によるワーク６０へのシート材５１の貼付作業を模式的に示した行程順序図である。この種のシート材貼付装置５０では、同図に示したように、巻き取りリール５２による台紙５３の巻き取り動作に伴って、供給ローラ５４から繰り出された台紙５３上に連続して仮貼付されているシート材５１が剥離エッジ５５の先端に供給される。そしてシート材５１端部が剥離エッジ５５の先端に達するのと同期をとって、上方に設けられたリニアスライドレール５６に沿って貼付ヘッド５７が剥離エッジ５５先端に移動し、台紙５３上に仮貼付されているシート材５１を剥離するようになっている（行程I）。その後、シート材５１を吸着面５８に保持した状態でワーク６０が載置されているベース６１上方まで移動し（行程II）、ワーク６０の所定位置にシート材５１を貼付するようになっている。このとき貼付ヘッド５７の一部には貼付ローラ５９が装備されている。この貼付ローラ５９は、シート材５１がワーク６０の貼付位置に到達した段階でシート材５１の表面まで降下し、貼付ヘッド５７が前方へ移動する際、ワーク６０の表面に軽く貼付されたシート材５１の表面を押圧するようにしてシート材５１をワーク６０に確実に貼付するようになっている（行程III）。

ところが、上述の従来のシート材貼付装置では、図６（ａ）に示したように、粘着シート材５１と貼付ヘッド５７の吸着面５８との隙間Ｃを０．０５〜０．２mm程度に精度よく調整する必要がある。この隙間Ｃが不十分であると、貼付ヘッド５７がシート材５１に強く当接してしまい、同期剥離が行えない。一方、隙間Ｃが大きい場合には同期剥離は可能であるが、貼付ヘッド５７の吸着力が不十分となり、シート材５１を貼付ヘッド５７の吸着面に吸着保持できないという問題が生じる。また、貼付ヘッド５７と粘着シート材５１との隙間のため、剥離後に貼付ヘッド５７とシート材５１とがずれるおそれもある。

図７（ａ）は吸着ヘッドによるシート材５１の正常な吸着保持状態を示した概略説明図である。この種の貼付装置では、シート材５１の吸着保持状態を保つための貼付ヘッドと剥離エッジ部に送られる台紙との同期をとり、シート材５１を剥離させるタイミング調整（以下、同期剥離調整と記す。）は煩雑で難しい。すなわち、特にシート材５１が剥離され、貼付ヘッド５７の所定位置に吸着保持できるように、台紙を送る速度・加速時間と貼付ヘッド５７を位置決め移動させる速度・加速時間を調整して、両者の同期剥離調整を行わなければならない。しかし、同期剥離調整後に粘着シート材５１の厚み・粘着強度、台紙の厚みが原因で、剥離後に貼付ヘッド５７と粘着シート材５１が図７（ｂ），（ｃ）に示したように、前後方向でずれてしまうおそれもある。

図７（ｂ），（ｃ）に示した状態で貼付ヘッド５７によってワーク６０へのシート材５１の貼付作業を行った場合、たとえば同図（ｂ）に示した吸着保持状態で貼付動作を行うように動作すると、シート材５１端部が貼付ローラの下方にないため、貼付ローラ５９はシート材５１を押さえることができない。このため、ワーク６０への確実な貼付が図れないという問題がある。一方、同図（ｃ）の状態で貼付動作をすると、貼付ローラ５９がシート材５１の端部５１ａを押圧できないので、この部分に気泡が入ったり、シート材端部５１ａにめくれが生じるおそれもある。

また、シート材５１を吸着したまま貼付ローラ５９で押さえながら貼付ヘッド５７を前進させる機構となっているため、シート材５１との摩擦によりシート材５１に引張力が作用し、引張変形が生じる原因にもなる。

上述した問題点を解決するために、出願人は、貼付ヘッドの形状、吸着動作および貼付ヘッドの一連の動作について着目し、開発を行った。その際、先行技術として貼付ヘッドの形状に類似した形状からなる偏光板支持体が開示されていることがわかっている（特許文献１参照）。特許文献１には所定の曲率の円弧状の偏光板支持面を有する偏光板支持体が開示されている。この偏光板支持体は支持面に真空吸引孔が形成されており、偏光板を曲面に沿って保持できるようになっている。

特開２００２−１８２０３１公報参照。

ところが、特許文献１に開示された装置は、所定位置にある単板の偏光板を偏光板支持体の支持面に真空吸着する構成からなっているため、図５に示したような台紙上に連続して供給されるシート材を貼付ヘッドで同期剥離調整して行われる動作等は一切考慮されていない。また、薄いシート材を台紙から真空吸着により保持すると、シート材貼付時にシート材を保持していた真空吸引孔の位置に気泡が生じ、シート材をワーク表面に均一にきれいに貼れない。このため、上述の形状の支持体を貼付ヘッドにそのまま適用しても、シート材貼付装置としての目的が達成できないことが予想される。そこで、本発明の目的は上述の問題点を解消し、シール材、クッション材、機能フィルム等の粘着シート材を、被貼付物の所定位置に、気泡やしわ等を発生させずに精度よく貼付することができるようにしたシート材貼付装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のシート材貼付装置は、台紙上に連続して貼付されたシート材を、その下面に保持して剥離エッジと被貼付物との間を直動可能な貼付ヘッドによって、前記剥離エッジ位置で前記台紙から剥離し、前記シート材を保持した前記貼付ヘッドを前記被貼付物位置まで移動し、前記貼付ヘッドに保持されたシート材を、前記被貼付物の所定位置に貼付するようにしたシート材貼付装置において、前記貼付ヘッドは、円弧状部の外側面に粘着層が形成されたシート材保持面を有し、支持部を支点として往復回動可能に前記支持部に吊持され、その動作は、(1)前記シート材保持面が前記台紙上に貼付されたシート材の一端に当接し、前記台紙が巻き取られるのに同期して、前記粘着層の表面を前記シート材に沿って接触させつつ回動し、前記シート材を前記台紙から剥離して前記粘着層の表面に粘着保持して前記被貼付物位置まで直動移動し、(2)前記被貼付物と前記シート材とが位置合わせされた状態で、前記シート材を前記被貼付物に粘着させつつ直動移動して回動し、前記シート材を前記粘着層表面から剥離して前記被貼付物表面に貼付することを特徴とする。

前記シート材保持面の粘着層は、粘着性ゴム板が前記貼付ヘッドの円弧状部の外側面に接着されてなり、前記粘着層表面の粘着力は、前記台紙と前記シート材との間の粘着力より大きく、かつ前記シート材と前記被貼付物との間の粘着力より小さくすることが好ましい。

前記貼付ヘッドは、前記剥離エッジと前記被貼付物との間の上方に架設されたリニアスライドレールに沿って往復移動可能なスライダに、昇降可能に吊持されたベースに設けられた支持部を回動中心として往復回動可能に吊持させることが好ましい。

前記貼付ヘッドは、前記ベースに設けられた駆動手段を介して往復回動時の傾角が制御できるようにすることが好ましい。

以上に述べたように、本発明によれば、シート材の剥離作業において、台紙送りの簡単な調整のみで、シート材を台紙から、位置ずれ等を生じることなく精度よく確実に剥離でき、また、貼付作業時には、粘着シート材に変形や気泡が生じないように、精度よく貼付することができるという効果を奏する。

以下、本発明のシート材貼付装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のシート材貼付装置１の構成を示した正面図である。このシート材貼付装置１のうち、貼付ヘッドユニット１０は、スライダ３を介して部分的に示したリニアスライドレール２上を、図示しないステッピングモータで高精度に位置決め可能に移動できる状態でリニアスライドレール２に吊持されている。一方、その下方には図５に示したものと同様の公知の剥離エッジ５が配置されている。この剥離エッジ５の先端位置には、テープ状の台紙６上に所定間隔をあけて連続して仮貼付されたシート材７が、供給リール（図５参照）から、巻取り側の駆動手段（図示せず）により所定のタイミングで供給されるようになっている。そしてこの剥離エッジ５の先端部でシート材７が剥離された後に台紙６は、鋭角に折り返され、図示しない駆動モータで回転動作する巻取りリール８に巻回されるようになっている。一方、ワーク３０及びワーク３０が載置されるベース３１の位置および形状は図５の従来例の場合と同様である。

以下、本発明のシート材貼付装置１の構成のうち、貼付ヘッドユニット１０の構成について、図１を参照して説明する。貼付ヘッドユニット１０は、図示しないステッピングモータ等の駆動源による制御運転により、水平に架設されたリニアスライドレール２上を高精度に位置決め可能に矢印方向に往復動するスライダ３に一体的に吊持され、スライダ３に垂直に吊持されたベースプレート昇降シリンダ１２と、このベースプレート昇降シリンダ１２のシリンダロッド１２ａの下端に水平をなすように固着されたベースプレート１１と、ベースプレート１１の下面に設けられた回動支持軸１３回りに回動可能に吊りロッド１４を介して吊持された貼付ヘッド１５と、ベースプレート１１の上面に回動支持部１６を介して下端部を中心として全体が回動可能に取り付けられた貼付ヘッド回動シリンダ１７とから構成されている。貼付ヘッド回動シリンダ１７は、図１に示したように、シリンダロッド１７ａの先端が貼付ヘッド１５の上面端部１５ａにピン結合されており、シリンダロッド１７ａの加圧が解放された状態における伸長動作およびこの伸長動作に伴う貼付ヘッド回動シリンダ１７が回動支持部１６で傾いて、貼付ヘッド１５の回動動作が実現するようになっている。

以下、貼付ヘッドユニット１０のうち、貼付ヘッド１５の構成について詳述する。貼付ヘッド１５はベースプレート１１の下面に取り付けられ、玉軸受が装着された回動支持軸１３に、回動可能に吊りロッド１９を介して吊持されている。その形状は、下面が回動支持部を中心とした半径の円弧状曲面をなし、曲面が紙面方向に延在する金属製あるいは合成樹脂製加工品からなる。そしてその曲面には粘着性ゴムが貼付されシート材保持面２０が形成されている。このシート材保持面２０を構成する粘着性ゴムは、下面側により強力な接着剤で貼付ヘッド１５に固着されており、本実施例では粘着性シリコーンゴム、ウレタンゴムが使用されている。この粘着性ゴムは図２各図に示したように、剥離エッジ５の所定位置の台紙６上に仮貼付されたシート材７にシート材保持面２０を所定の押圧力で当接させることで、シート材７と台紙６との間の粘着力より大きな粘着力を発揮してシート材７を台紙６から剥離してシート材保持面２０にシート材７を粘着保持させることができる。

［シート材剥離動作］
ここで、上述の貼付ヘッド１５の回動に伴う台紙６上のシート材７の剥離動作の同期剥離調整について図２各図を参照して説明する。
まず、図１に示した初期状態からベースプレート昇降用シリンダ１２のシリンダロッド１２ａを伸長させてベースプレート１１および貼付ヘッド１５を所定の傾いた角度をなした状態で、貼付ヘッド１５のシート材保持面２０と、剥離エッジ５位置の台紙６上のシート材７の端部とが位置合わせされ、当接する位置まで降下させる（図２（ａ））。このときシート材７がたとえばスポンジ状のクッション材等、軟質樹脂からなる変形しやすい柔軟な材料の場合には、貼付ヘッド１５が材料を押圧してシート材７が厚み方向に潰れたり、変形したりしないように貼付ヘッド１５の位置調整を行うことが好ましい。貼付ヘッド１５をシート材７に所定接触圧で押圧した状態で、貼付ヘッド回動シリンダ１７のシリンダロッド１７ａへの加圧を解放状態にする。この状態で台紙巻取りモータ８（図１参照）を駆動し、台紙６を矢印方向に巻き取る（図２（ｂ））。この台紙６の巻取り動作に伴い、剥離エッジ５の先端位置で貼付ヘッド１５のシート材保持面２０に粘着していたシート材７は、台紙６が剥離エッジ５先端で折り返されるのに同期を取りながら台紙６上から剥離しはじめ、図２（ｂ）→（ｃ）に示したように、１枚分のシート材７が完全に剥離し、貼付ヘッド１５が剥離エッジ５から離れるように回動した状態で、台紙巻取りモータ８（図１）を停止する。

なお、剥離エッジ５から離れた状態で、貼付ヘッド１５を図２（ｃ）の状態から図２（ａ）の状態に戻すには、図示しない圧源からの制御運転により、貼付ヘッド回動シリンダ１７のシリンダロッド１７ａを縮退させることにより、貼付ヘッド１５は回動支持軸１３を回動中心として図２（ｃ）→図２（ａ）で示したように、回動することができる。また、シリンダロッド１７ａの伸長動作のための圧源としては、空圧源、油圧源等、貼付装置に装備するシリンダロッドの仕様（容量、ロッドストローク）に合致したものを適宜使用することができる。また、貼付ヘッドに所定の回動動作を付与する駆動手段として、上述のシリンダロッドに代えて、シリンダロッドと同様あるいは代替動作を実現可能な駆動伝達機構を備えた回転モータ等を採用することもできる。

以下、貼付ヘッド１５に吸着保持させたシート材７を、被貼付対象であるワーク３０の表面の所定位置に貼付するまでの一連の行程を図３，図４の各図を参照して説明する。なお、図３，図４各図においては、図の簡単化のために各シリンダロッドを線図で略記し、その線図の該当個所に図１，図２各図と同一符号を付して説明する。

［貼付ヘッドユニットの移動動作］
図２（ｃ）に示したように、１枚分のシート材７を剥離し、貼付ヘッド１５のシート材保持面２０に粘着保持させた状態で、ベースプレート昇降シリンダ１２のシリンダロッド１２ａを縮退し、貼付ヘッドユニット１０をある程度上昇させた後（図３（ａ））、貼付ヘッド回動シリンダ１７のシリンダロッド１７ａを縮退して、貼付ヘッド１５を初期状態（図１）の向きに戻す。この状態を保持して貼付ヘッドユニット１０のスライダ３をリニアスライドレール２に沿い、ワーク３０が載置されたベース３１の上方まで貼付ヘッドユニット１０を移動させる（図３（ｃ））。このとき、本実施例では、あらかじめワーク３０の載置位置が制御部に入力されているため、スライダ３の移動量はあらかじめ設定されており、高精度でワーク３０上方の所定位置まで移動することができる。なお、スライダ３の移動量を公知の位置センサあるいはＣＣＤカメラ等の位置検出手段３３（図１）を用いて原位置を検知して、そのデータを駆動源の制御部にフィードバックさせてスライダ３の移動量を制御することも可能である。

［シート材のワークへの貼付動作］
スライダ３の移動により貼付ヘッドユニット１０をワーク３０上方まで移動させた状態（図３（ｃ））でのシート材７の貼付動作について、図４各図を参照して説明する。図３（ｃ）の状態にある貼付ヘッドユニット１０のベースプレート昇降シリンダ１２のシリンダロッド１２ａを伸長して貼付ヘッドユニット１０を降下させる。このとき、前述したように、シート材７が厚みのある軟質材料等の場合には、ワーク表面３０ａとシート材７の厚み分と降下量とを考慮して貼付ヘッドユニット１０の降下量（ベースプレート昇降シリンダ１２のシリンダロッドの伸長量）を調整することが好ましい。このときシート材保持面２０に粘着されたシート材７の端部とワーク表面３０ａのシート材貼付位置の端部とを高精度に位置合わせした状態で貼付ヘッドユニット１０を降下させることができる。この状態から、シート材保持面２０に粘着されたシート材７をワーク表面３０ａに所定接触圧で押圧させた状態で、貼付ヘッド回動シリンダ１７のシリンダロッド１７ａへの加圧を解放状態にする。この状態からリニアスライドレール２上のスライダ３を剥離エッジ５側に後退させる。このとき、貼付ヘッド１５の下面が回動支持軸１３を中心とした半径の円弧を形成していることから（図４（ｄ）→図４（ｅ））で示したように後退させる際、シート材保持面２０に粘着されたシート材７は均一な押圧力でワーク表面３０ａに押圧される。このときシート材７のワーク３０との粘着力がシート材保持面２０側との粘着力より強力であるため、スライダ３の後退に伴い、シート材７はシート材保持面２０から剥離して、所定の押圧力によりシート材７の下面側の粘着力によりワーク表面３０ａに転写されるように密着して貼付される。ワーク表面３０ａにシート材７が貼付された後、ベースプレート昇降用シリンダ１２のシリンダロッド１２ａを縮退して貼付ヘッドユニット１０を上昇させる。（図４（ｆ））。その後、貼付ヘッド回動シリンダ１７のシリンダロッド１７ａを縮退することで貼付ヘッド１５の位置を初期状態（図１）に戻すとともに、貼付ヘッドユニット１０が剥離エッジ５上に位置するように、スライダ３を後退させて貼付ヘッドユニット１０を次行程の同期剥離位置の上方まで移動した状態で一行程（１サイクル）が完了する。

本実施例では、貼付ヘッド１５の円弧状をなすシート材保持面２０は、回動支持軸１３を中心とした半径Ｒからなるように設定されていたので、貼付ヘッドユニット１０を吊持するスライダ３がリニアスライドレール２に沿って移動する際に、回動支持軸１３とワーク表面３０ａに当接するシート材保持面２０との距離は常に一定に保持できた。シート材７が厚く、曲げにくい材料の場合には、この半径を大きくして曲率をゆるくしたシート材保持面２０を形成することが好ましい。その際は、シート材７の剥離動作におけるスライダ３の前進、シート材７の貼付動作におけるスライダ３の後退時にベースプレート昇降シリンダ１２のシリンダロッドの伸長量を調整（縮退させる）ことでシート材保持面２０とワーク表面３０ａに貼付されるシート材７の押圧力を一定にすることが好ましい。

本発明の一実施例のシート材貼付装置の全体構成を示した概略構成図。 シート材貼付装置の貼付ヘッドの回動動作（同期剥離時）を示した動作説明図。 シート材貼付装置によるシート材貼付作業手順を示した作業説明図（その１）。 シート材貼付装置によるシート材貼付作業手順を示した作業説明図（その２）。 従来のシート材貼付装置の一例の全体構成を示した概略構成図。 図５に示した装置における剥離エッジ位置での貼付ヘッドとシート材との位置関係を示した説明図。 図５に示した装置における貼付ヘッドによるシート材の吸着状態を示した説明図。

符号の説明

１ シート材貼付装置
２ リニアスライドレール
３ スライダ
５ 剥離エッジ
６ 台紙
７ シート材
１０ 貼付ヘッドユニット
１２ ベースプレート昇降シリンダ
１３ 回動支持軸
１５ 貼付ヘッド
１７ 貼付ヘッド回動シリンダ
２０ シート材保持面
３０ ワーク
３１ ベース

Claims (4)

1. 台紙上に連続して貼付されたシート材を、その下面に保持して剥離エッジと被貼付物との間を直動可能な貼付ヘッドによって、前記剥離エッジ位置で前記台紙から剥離し、前記シート材を保持した前記貼付ヘッドを前記被貼付物位置まで移動し、前記貼付ヘッドに保持されたシート材を、前記被貼付物の所定位置に貼付するようにしたシート材貼付装置において、
   前記貼付ヘッドは、円弧状部の外側面に粘着層が形成されたシート材保持面を有し、支持部を支点として往復回動可能に前記支持部に吊持され、その動作は、
   (1)前記シート材保持面が前記台紙上に貼付されたシート材の一端に当接し、前記台紙が巻き取られるのに同期して、前記粘着層の表面を前記シート材に沿って接触させつつ回動し、前記シート材を前記台紙から剥離して前記粘着層の表面に粘着保持して前記被貼付物位置まで直動する、
   (2)前記被貼付物と前記シート材とが位置合わせされた状態で、前記シート材を前記被貼付物に粘着させつつ直動移動して回動し、前記シート材を前記粘着層表面から剥離して前記被貼付物表面に貼付することを特徴とするシート材貼付装置。
2. 前記シート材保持面の粘着層は、粘着性ゴム板が前記貼付ヘッドの円弧状部の外側面に接着されてなり、前記粘着層表面の粘着力は、前記台紙と前記シート材との間の粘着力より大きく、かつ前記シート材と前記被貼付物との間の粘着力より小さいことを特徴とする請求項１記載のシート材貼付装置。
3. 前記貼付ヘッドは、前記剥離エッジと前記被貼付物との間の上方に架設されたリニアスライドレールに沿って往復直動可能なスライダに、昇降可能に吊持されたベースに設けられた支持部を回動中心として往復回動可能に吊持されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のシート材貼付装置。
4. 前記貼付ヘッドは、前記ベースに設けられた駆動手段を介して往復回動時の傾角が制御可能なことを特徴とする請求項３記載のシート材貼付装置。

Images