JP4844815B2 - 材料塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は材料塗布装置に係り、更に詳しくは、シール剤等の粘性材料を、所定の塗布開始点から安定して吐出、塗布することができる材料塗布装置に関する。

シリコーン樹脂等の粘性材料をブースターのシリンダ内に供給し、当該ブースターを構成するプランジャの加圧動作でノズル先端から前記材料を吐出しつつ被塗布面にビード状に材料を塗布する材料塗布装置が知られている。

公知の材料塗布装置は、吐出開始点の圧力設定を手動により行っていたため、一日の中で材料の温度変化に伴った粘度変化に対応することができず、吐出開始点及び吐出開始時の材料の吐出量が不安定になる、という不都合があった。すなわち、図２（Ａ）に示されるように、塗布開始点に対して材料Ｍの実際の塗布開始位置が先行したり（同図二点鎖線位置参照）、あるいは遅れたりする場合（同図実線位置参照）を生ずる他、ビードの太さを一定に保つことが困難となる。

このように、塗布開始点が実際の塗布開始位置より先行してビードが形成されると、平面視閉ループ状の材料塗布を行う場合には、材料の塗布終了位置とオーバーラップする領域を生じてしまうため、当該領域のビード径が太くなりすぎてしまうこととなる。この一方、塗布開始位置から遅れた材料塗布は、塗布終了位置との間に、材料が塗布されない領域Ｓを生じてしまうものとなり、当該材料がシール剤として利用される場合には、シール不良を生ずる、という不都合がある。また、塗布開始位置から材料吐出が行われた場合であっても、吐出量が安定していない場合には、期待するビードの太さを確保することができないこととなる。

そこで、特許文献１には、材料の塗布が良好に行われる状態における吐出圧力を設定圧力とし、材料供給を行うポンプを前記設定圧力で動作させることにより、安定した材料の吐出、塗布を実現しようとした材料塗布装置が開示されている。

特公平５−３６８０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された材料塗布装置にあっては、ポンプと塗布ガンとの間を接続するホースに圧力センサが接続された構成となっている。そのため、ホースの膨張、変形等が外乱要因となり、ポンプを所定制御するコントローラに設定圧力を与えても、材料塗布時に最適条件にて材料吐出を行い得ない場合を生じ、信頼性に欠ける、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ブースターを構成するシリンダ内の圧力を検出することで、安定塗布時の圧力を精度良く把握して設定圧力を取得することができ、温度変化等に起因して材料の粘度変化が生じても設定圧力を更新して材料を精度良く吐出、塗布することのできる材料塗布装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、シリンダ内に供給される粘性材料に圧力を付与するブースターと、前記シリンダに吐出バルブを介して連通するノズルとを備え、前記シリンダ内の材料に圧力を付与することによりノズル先端から材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記シリンダ内の圧力を検出する圧力センサと、このセンサの検出圧力を記憶更新するとともに前記ブースターの材料吐出動作信号を付与するコントローラとを含み、
前記コントローラは、材料が安定して吐出、塗布されているときの前記圧力センサの圧力を記憶し、当該圧力を吐出開始時の設定圧力とし、当該設定圧力が検出されたときに前記ブースターのプランジャを等速で下降動作させて前記ブースターを制御する、という構成を採っている。
ここで、前記材料供給源とブースターとの間に、前記材料供給源から供給される材料の圧力を調整するバランスタンクを備えた構成を採ることができる。

本発明によれば、シリンダに吐出バルブを介してノズルが取り付けられる構成であり、シリンダ内の材料に付与される圧力を検出して安定塗布時の圧力を把握する構成としたことで、検出された圧力値に外乱による紛れがないものとなり、当該圧力を材料の吐出開始時の設定圧力として信頼することができる。従って、安定塗布時の圧力を設定圧力としてコントローラに記憶させ、更新可能としておき、シリンダ内の圧力が設定圧力に至ったときに吐出動作を行うように構成しておくことにより、材料吐出開始位置にずれを生ずることがないとともに、期待するビード形状を備えた状態で材料の吐出、塗布を行うことが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る材料塗布装置の一部断面正面図が示されている。この図において、材料塗布装置１０は、フレームＦに支持されたブースター１１と、このブースター１１に併設されたバランスタンク１２と、前記ブースター１１に接続されたノズル１３と、このノズル１３とブースター１１との間の連通を開閉する吐出バルブ１５と、前記バランスタンク１２とブースター１１とを連通させてバランスタンク１２内の材料Ｍをシリンダ２０内に供給する給液バルブ１６と、前記バランスタンク１２内に材料Ｍを補給するポンプ等からなる材料供給源１７と、前記ブースター１１等システム全体を制御するコントローラ１８とを備えて構成されている。

前記ブースター１１は、前記バランスタンク１２内で圧力調整された材料Ｍが供給されるシリンダ２０と、当該シリンダ２０内に供給された材料Ｍに吐出圧力を付与するプランジャ２１とを備え、前記シリンダ２０の下部には、当該シリンダ２０に連通する通路２２を備えた吐出ヘッド２３が装着されている。プランジャ２１は、ボールねじ２５を介して上下方向に進退可能に設けられており、当該ボールねじ２５の上部には、ギヤ２６が装着されている。このギヤ２６は、ステッピングモータ２７の出力軸に固定されたギヤ２７Ａに係合してプランジャ２１を昇降させる駆動力を伝達するように設けられている。

前記シリンダ２０において、その下部には、圧力センサ２８が臨んで配置されている。この圧力センサ２８は、シリンダ２０内の圧力、すなわち材料Ｍの吐出圧力を検出し、当該圧力信号をコントローラ１８に出力するようになっている。

前記バランスタンク１２は、圧力調整シリンダ３０と、当該圧力調整シリンダ３０内で昇降可能に設けられた調整用プランジャ３１と、圧力調整シリンダ３０の下部に位置して当該圧力調整シリンダ３０に連通する材料供給通路３２を備えたヘッド３３とを含む。このヘッド３３には、材料供給源１７から導出する材料補給管３４の先端３４Ａが接続されて前記材料供給通路３２内に材料の補給が行えるようになっている。調整用プランジャ３１は、エアシリンダ３９を介して動作制御され、これにより、材料供給源１７から材料供給通路３２及び圧力調整シリンダ３０内に補給された材料Ｍの圧力が一定となるように圧力調整を行い、ブースター１１のシリンダ２０内への供給に備えるようになっている。

前記ノズル１３は、前記吐出バルブ１５を介してブースター１１のシリンダ２０に開閉可能に接続されている。吐出バルブ１５は、前記吐出ヘッド２３に取り付けられており、前記シリンダ２０に連通した弁孔を形成する弁座３５に対して進退可能に設けられた弁棒３６を含み、当該弁棒３６が図中右側に移動して弁座３５に着座したときにノズル１５とシリンダ２０との流通を遮断する一方、弁棒３６が左側に移動して弁座３５から離れたときに、シリンダ２０とノズル１５とを連通させるようになっている。

前記給液バルブ１６は、前記材料供給通路３２とシリンダ２０との間に設けられた弁孔４１を開閉する棒状の弁体４２を含む。この弁体４２は、弁孔４１を開放してバランスタンク１２内の材料Ｍをシリンダ２０に供給可能とする一方、弁孔４１を閉塞したときに、バランスタンク１２とブースター１１との連通を遮断するようになっている。本実施形態では、弁体４２の軸径は、材料供給通路３２の内径よりも小径とされており、これにより、材料供給源１７から補給される材料Ｍは、弁体４２回りの空間と圧力調整シリンダ３０内に補給されることとなる。

前記コントローラ１８は、ブースター１１を動作制御するとともに、前記吐出バルブ１５、給液バルブ１６を開閉制御するように設けられている。このコントローラ１８は、図示しないＣＰＵを含み、当該ＣＰＵは、圧力センサ２８の出力を入力としてシリンダ２０内の圧力を記憶、更新可能とされ、材料Ｍを吐出、塗布した際の最適な吐出圧力を記憶し、当該吐出圧力を次回吐出開始時の設定圧力としてプランジャ２１を等速動作させるように設けられている。

次に、本実施形態における材料Ｍの吐出、塗布動作について説明する。

ここでは、初期位置（原点）として、ブースター１１及びバランスタンク１２の各プランジャ２１，３１は上昇端にあるとともに、吐出バルブ１５及び給液バルブ１６はそれぞれ閉塞状態にあり、各シリンダ２０，３０及び材料供給通路３２内に一定量の材料Ｍが供給されているものとする。

ステッピングモータ２７が回転してブースター１１のプランジャ２１が下降することによりシリンダ２０内が加圧され、当該シリンダ２０内を設定圧力まで上昇させる。この設定圧力は、前回の材料Ｍの吐出、塗布に際して、安定したビードを形成する状態で塗布が行われていたときの圧力を圧力センサ２８で検出してコントローラ１８に設定、記憶させた圧力である。

プランジャ２１の下降が進むことによりシリンダ２０内が設定圧力まで上昇したことが圧力センサ２８によって検出されると、当該圧力センサ２８の信号に従ってコントローラ１８が吐出バルブ１５に開放動作信号を出力して当該吐出バルブ１５を開放し、材料Ｍの吐出が開始されることとなる。そして、プランジャ２１が等速で下降動作することで、ノズル１３の先端から材料Ｍが連続的に吐出されて図示しないワークに材料がビード状に塗布されることとなる。

このようにして材料Ｍの吐出、塗布が行われた後に、吐出バルブ１５が閉塞動作し、ステッピングモータ２７の駆動が停止されてブースター１１におけるプランジャ２１の下降動作も停止することとなる。

次いで、給液バルブ１６を開放するとともに、ステッピングモータ２７を逆転させ、ブースター１１のプランジャ２１を上昇させてシリンダ２０内に材料Ｍが取り込まれる。すなわち、バランスタンク１２の圧力調整プランジャ３１はエアシリンダ３９を介して常に下方へ付勢されているため、下降を開始してバランスタンク１２からブースター１１におけるシリンダ室２０に材料Ｍを一定圧で移動させる。

バランスタンク１２内の材料液面が下降限に達したことが、図示しないリミットセンサで検出されると、コントローラ１８を介して材料供給源１７のポンプが駆動して材料Ｍを補給することとなる。そして、圧力調整プランジャ３１が材料補給時の補給圧力によって上昇し、その上昇端が図示しないリミットセンサにより検出されたときに、材料供給源１７のポンプ動作が停止してバランスタンク１２の圧力調整プランジャ３１が初期位置（原点）に復帰することとなる。なお、前記材料供給の際は、材料供給源１７からの材料供給圧力の大きさ（バランスタンク１２内の圧力との比）やバランスタンク１２の容量の大きさを考慮して給液バルブ１６の開閉を調節する。例えば、材料供給源１７の圧力が高い場合には、給液バルブ１６を閉じることでブースター１１内に高圧に晒されることを防ぐこと（材料漏れや動作不良）ができ、また、材料供給源１７の圧力とバランスタンク１２内の圧力差が小さい場合、或いはバランスタンク１２の容量が少ない場合には、給液バルブ１６を開けて直接ブースター１１内に材料を供給してもよい

そして、以後同様のサイクルを繰り返すことにより、材料Ｍの吐出、塗布を行うことができる。この際、塗布サイクル毎に、前回の安定塗布時のシリンダ２０内圧力を圧力センサ２８で検出して吐出開始時の設定圧力を更新が逐一行われることとなる。

従って、このような実施形態によれば、ブースター１１を構成するシリンダ２０内の圧力を圧力センサ２８で検出して吐出開始時の設定圧力をコントローラ１８に記憶させ、当該設定圧力で材料Ｍの吐出を行い、ブースター１１のプランジャを等速で下降させるように構成したから、吐出開始点において材料の吐出遅れや、吐出量不足等を効果的に回避して材料の塗布を継続的に行うことができる。つまり、図２（Ｂ）に示されるように、塗布開始位置から所定のビード形状を有する状態で材料Ｍの塗布を行うことができ、例えば、塗布する軌跡が塗布開始位置に戻る閉ループ状の材料塗布の場合には、塗布開始位置と塗布終了位置の繋ぎ目のビード形状も安定した形状となり、部分的なビード盛り上がりや、ビードの切れた領域が形成されるような不都合は生じない。
また、温度の変化により材料の粘度が変化しても、その粘度変化したときの安定塗布時の圧力が検出され、当該検出された圧力が、次回サイクルにおける材料吐出開始時の設定圧力として更新されるため、粘度変化に伴って吐出動作が不安定になるという不都合も解消することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、一液の材料を吐出、塗布する材料塗布装置を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブースターを一対配置とし、各ブースターとノズルとの間にミキシング機能を持たせて二液混合タイプの材料吐出、塗布装置にも適用することができる。この場合には、各ブースターのシリンダ内に圧力センサをそれぞれ設ければ足りる。
また、前記実施形態では、バランスタンク１２を併設した材料塗布装置１０を示したが、材料供給源１７から材料Ｍをブースター１１に直接供給する構成の採用を妨げるものではない。

本実施形態に係る材料塗布装置の一部を断面した正面図。 （Ａ）は、従来の不都合を示す説明図、（Ｂ）は塗布が正常に行われる状態を示す説明図。

符号の説明

１０ 材料塗布装置
１１ ブースター
１３ ノズル
１５ 吐出バルブ
１８ コントローラ
２０ シリンダ
２８ 圧力センサ
Ｍ 材料

Claims (2)

1. シリンダ内に供給される粘性材料に圧力を付与するブースターと、前記シリンダに吐出バルブを介して連通するノズルとを備え、前記シリンダ内の材料に圧力を付与することによりノズル先端から材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
   前記シリンダ内の圧力を検出する圧力センサと、このセンサの検出圧力を記憶更新するとともに前記ブースターの材料吐出動作信号を付与するコントローラとを含み、
   前記コントローラは、材料が安定して吐出、塗布されているときの前記圧力センサの圧力を記憶し、当該圧力を吐出開始時の設定圧力とし、当該設定圧力が検出されたときに前記ブースターのプランジャを等速で下降動作させて前記ブースターを制御することを特徴とする材料塗布装置。
2. 前記材料供給源とブースターとの間に、前記材料供給源から供給される材料の圧力を調整するバランスタンクを備えていることを特徴とする請求項１記載の材料塗布装置。

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