JP5971018B2 - 塗布ノズル、塗布装置、及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗布ノズル、塗布装置、及び塗布方法に関する。

塗布剤を対象物に吐出する塗布ノズルが知られている。特許文献１〜３はこのような塗布ノズルに関連する技術を開示している。

特開平６−２４４５４３号公報 実開平５−２８４５３号公報 特開２０１０−１８８５６２号公報

例えば、所望の量だけ対象物に塗布剤を塗布するために、一旦対象物に塗布剤を余分に吐出しその後に吐出された塗布剤の一部を吸引ノズルにより吸引することが考えられる。この場合、対象物に一旦吐出された塗布剤における吸引ノズルの位置によっては、吸引後に対象物に残留した塗布剤の量や形状がばらつくおそれがある。

本発明は、塗布剤の塗布の制御精度が向上した塗布ノズル、塗布装置、及び塗布方法を提供することを目的とする。

本明細書に開示の塗布ノズルは、塗布剤が流通可能な供給経路部、前記供給経路部に連続し前記供給経路部と異なる方向に直線状に延び塗布剤を対象物に吐出可能な吐出経路部、を含むノズルボディと、前記吐出経路部内に進入して前記供給経路部を閉じた閉位置と前記供給経路部を開く開位置との間を移動可能に前記ノズルボディに保持され、前記閉位置にある場合に前記吐出経路部から前記対象物に吐出された塗布剤の一部を吸引可能な吸引ノズルと、前記ノズルボディに形成され、前記吸引ノズルが前記閉位置にある場合に前記吸引ノズル及び吐出経路部の軸心のずれを規制する規制部と、を備えている。

本明細書に開示の塗布装置は、前記塗布ノズルと、前記供給経路部を介して前記吐出経路部から塗布剤を吐出させる供給部と、前記吸引ノズルを前記閉位置及び開位置間で移動させる駆動部と、前記吸引ノズルを介して空気を吸引する吸引部と、を備えている。

本明細書に開示の塗布方法は、供給経路部に連続し前記供給経路部と異なる方向に直線状に延びた吐出経路部から塗布剤を対象物に吐出し、前記吐出経路部の軸心に対して吸引ノズルの軸心がずれないように規制して前記吐出経路部内に進入させ、前記吸引ノズルにより前記供給経路部を閉じ、前記吸引ノズルを前記対象物に吐出された塗布剤に付着させ、前記吸引ノズルにより前記対象物に吐出された塗布剤の一部を吸引する。

塗布剤の塗布の制御精度が向上した塗布ノズル、塗布装置、及び塗布方法を提供することを課題とする。

図１は、塗布装置の説明図である。 図２Ａ、２Ｂは、ノズルの説明図である。 図３Ａ、３Ｂは、それぞれ図２Ａ、２Ｂの部分拡大図である。 図４は、コントローラが実行する塗布制御の一例を示したフローチャートである。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、塗布作業の説明図である。 図６Ａ、６Ｂは、塗布作業の説明図である。 図７Ａ〜７Ｄは、本実施例とは異なる構造のノズルを使用した場合の説明図である。 図８Ａ〜８Ｄは、本実施例とは異なる構造のノズルを使用した場合の説明図である。

図１は、塗布装置１００の説明図である。塗布装置１００は、コントローラＣ、ノズルＮ、ノズルＮを移動させるための直動ユニットＲ１、Ｒ２、吸引ノズル駆動装置Ｄ１、ディスペンス装置Ｄ２、吸引装置Ｄ３、等を含む。ノズルＮは、ボディ１０、貯留部２０、吸引ノズル３０を有している。ノズルＮは、塗布ノズルの一例である。ボディ１０、貯留部２０、吸引ノズル３０はそれぞれ金属製であるがこれに限定されない。

直動ユニットＲ１は、コントローラＣからの指令により台Ｓに沿って水平方向に移動する。直動ユニットＲ２は、ノズルＮを保持して直動ユニットＲ１に支持されているため、直同ユニットＲ１の水平方向の移動に伴ってノズルＮも水平方向に移動する。直動ユニットＲ２は、コントローラＣからの指令により直動ユニットＲ１に対して鉛直方向に移動可能である。これにより、直動ユニットＲ２の鉛直方向の移動によってノズルＮも鉛直方向に移動する。例えば、台Ｓに配置されたワークＡに塗布剤Ｍを塗布する際には、直動ユニットＲ１、Ｒ２を駆動してノズルＮを所望の位置まで移動させ、ノズルＮから塗布剤ＭをワークＡに塗布する。ワークＡは、塗布剤が塗布される対象物の一例であり、例えば平板状の部材であるがこれに限定されない。尚、ノズルＮを駆動させるための装置は上記のものに限定されず、例えばロボットアームの先端にノズルＮを取り付けてもよい。直動ユニットＲ１には、ワークＡの位置を検出するためのセンサＨＳが固定されている。センサＨＳは、例えばカメラなどであってもよい。コントローラＣは、センサＨＳからの出力に応じて直動ユニットＲ１、Ｒ２を駆動してノズルＮを所望の位置まで移動させる。詳しくは後述する。

図２Ａ、２Ｂは、ノズルＮの説明図である。尚、各図面においては、ノズルＮを断面図で示している。ボディ１０には、貯留部２０が固定されている。具体的には、ボディ１０に形成された凹部１２に貯留部２０の下端部が嵌合している。例えば、凹部１２がネジ孔状に形成され、貯留部２０の下端部がネジ状に形成されることにより両者が螺合して固定されていてもよい。

貯留部２０内に形成された貯留室Ｈ２２には塗布剤Ｍが充填されている。塗布剤Ｍは、例えば接着剤などであるがそれ以外であってもよく、粘性が大きいものであってもよいし小さいものであってもよい。貯留部２０の貯留室Ｈ２２は、ボディ１０に形成された経路部Ｐ１１〜Ｐ１４に連通している。貯留部２０の上端部には取付ノズル２８が取り付けられている。取付ノズル２８には例えばチューブが接続され、このチューブを介してディスペンス装置Ｄ２から貯留部２０の貯留室Ｈ２２内に空気が供給される。貯留室Ｈ２２の内圧が上昇すると、貯留室Ｈ２２内の塗布剤Ｍが経路部Ｐ１１〜Ｐ１３を介して外部に吐出される。ディスペンス装置Ｄ２は、例えば、空気を圧送可能なコンプレッサや加圧ポンプを備えたものであってもよい。ディスペンス装置Ｄ２は、経路部Ｐ１１〜Ｐ１３を介して塗布剤Ｍを吐出させる吐出装置の一例である。

ボディ１０は、吸引ノズル３０を昇降可能に保持している。具体的には、ボディ１０に形成された収納室Ｈ１３内に吸引ノズル３０が昇降可能に保持されている。吸引ノズル３０は、詳しくは後述するがボディ１０から塗布された塗布剤の一部を吸引可能である。吸引ノズル３０は、略円柱形状の胴体部３１、胴体部３１よりも径が小さく胴体部３１の下端に形成された先端部３３、を含む。胴体部３１の下端側は、先端部３３に向けて径が徐々に小さくなるように円錐形に形成されている。吸引ノズル３０の胴体部３１は、収納室Ｈ１３を画定する内曲面１６に摺動する。吸引ノズル３０内には直線状に延びた経路部Ｐ３０が形成されている。胴体部３１の上端部には取付ノズル３８が取り付けられている。取付ノズル３８には例えばチューブが接続され、このチューブを介して吸引装置Ｄ３により経路部Ｐ３０から空気が吸引される。これにより、経路部Ｐ３０を介して塗布剤を吸引可能となっている。吸引装置Ｄ３は、吸引ノズル３０を介して塗布剤を吸引する吸引装置の一例である。また、取付ノズル３８のフランジ状部とボディ１０の上端部との間にはバネＳが配置されている。詳細には、バネＳはコイル状であり取付ノズル３８の周囲に巻かれている。バネＳは、取付ノズル３８をボディ１０から離れるように鉛直上方に付勢している。即ち、図２Ａに示した状態に吸引ノズル３０が維持されるようにバネＳは付勢している。

吸引装置Ｄ３は、例えば真空ポンプであるがこれに限定されない。吸引装置Ｄ３と吸引ノズル３０とをつなぐ経路上には、経路内の圧力を検出するための圧力センサＰＳが配置されている。圧力センサＰＳの出力値はコントローラＣに出力される。また、吸引装置Ｄ３と吸引ノズル３０とをつなぐ経路上には、吸引した塗布剤を捕集しておく捕集部Ｔが設けられている。捕集部Ｔは、例えば、空気の吸引に影響を与えないように吸引した塗布剤を貯留できる貯留室となっていてもよい。

ボディ１０には、加圧室Ｈ１７が形成されている。加圧室Ｈ１７は、吸引ノズル３０の上端部とボディ１０の内壁とにより画定される。ボディ１０の上端部には、加圧室Ｈ１７と連通した取付ノズル１８が取り付けられている。取付ノズル１８には例えばチューブが接続され、このチューブを介して吸引ノズル駆動装置Ｄ１から空気が供給される。加圧室Ｈ１７内に空気が送られると加圧室Ｈ１７の内圧が上昇し、バネＳの付勢力に抗して吸引ノズル３０が下降する。吸引ノズル駆動装置Ｄ１が空気の供給を停止すると、加圧室Ｈ１７の内圧が低下して、バネＳの付勢力に従って吸引ノズル３０が上昇する。このように吸引ノズル駆動装置Ｄ１は、吸引ノズル３０を閉位置及び開位置間で移動させる駆動装置の一例である。吸引ノズル駆動装置Ｄ１は、例えば加圧室Ｈ１７の内圧を上昇可能な圧力源やコンプレッサであるがこれに限定されず、モータ等によって吸引ノズル３０を直接昇降させてもよい。また、加圧室Ｈ１７内の空気を吸引、供給することによって吸引ノズル３０を昇降させてもよい。図２Ａは、吸引ノズル３０が上昇した状態を示し、図２Ｂは、吸引ノズル３０が下降した状態を示している。

コントローラＣは、吸引ノズル駆動装置Ｄ１、ディスペンス装置Ｄ２、吸引装置Ｄ３、直動ユニットＲ１、Ｒ２を制御する。コントローラＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたコンピュータである。ＲＯＭには、後述する塗布制御を実行するためのプログラムが記録されている。

図３Ａ、３Ｂは、それぞれ図２Ａ、２Ｂの部分拡大図である。図３Ａ、３Ｂは、ボディ１０の下端部を示している。経路部Ｐ１１は、貯留室Ｈ２２に連通している。経路部Ｐ１１は経路部Ｐ１２に連続し、経路部Ｐ１２は、経路部Ｐ１３、Ｐ１４に連続している。経路部Ｐ１３は、経路部Ｐ１２とは異なる方向に直線状に延びている。具体的には経路部Ｐ１３は、経路部Ｐ１２に対して直角に下方に延びているがこれに限定されない。経路部Ｐ１４は、経路部Ｐ１２に対して直角に上方に延びている。経路部Ｐ１３、Ｐ１４は径の大きさが同一であり、同一方向に延びている。経路部Ｐ１３、Ｐ１４は、経路部Ｐ１２から分岐して互いに逆方向に延びている。塗布剤Ｍは、経路部Ｐ１１〜Ｐ１３を介して吐出口１３から吐出される。経路部Ｐ１２は、経路部Ｐ１３に塗布剤を供給する供給経路部の一例である。経路部Ｐ１３は、経路部Ｐ１２と異なる方向に延び塗布剤を吐出可能な吐出経路部の一例である。

吸引ノズル３０の先端部３３は、経路部Ｐ１３、Ｐ１４の延びた方向と平行に直線状に延びている。図３Ａに示すように吸引ノズル３０が上昇した状態では、先端部３３は経路部Ｐ１２から退避して経路部Ｐ１２を開き先端部３３の端部は経路部Ｐ１４内に位置している。図３Ｂに示すように吸引ノズル３０が下降した状態では、先端部３３は経路部Ｐ１３内に進入して経路部Ｐ１２を閉じている。このように、吸引ノズル３０は、経路部Ｐ１３内に進入して経路部Ｐ１２を閉じた閉位置と経路部Ｐ１２を開く開位置との間を移動可能にボディ１０に保持されている。また、吸引ノズル３０が何れの位置にある場合においても、先端部３３は経路部Ｐ１４内に位置している。経路部Ｐ１４は、先端部３３の移動を案内する案内経路部の一例である。

また、図３Ｂに示すように、ボディ１０の円錐面１５は、胴体部３１の下端部に形成された円錐形状の部分に当接することにより、吸引ノズル３０の下限位置、即ち閉位置を規定している。円錐面１５は、吸引ノズル３０の閉位置を規定する規定部の一例である。吸引ノズル３０が閉位置にある場合、吸引ノズル３０の先端部３３の先端は経路部Ｐ１３の吐出口１３と略同じ高さ位置にあるがこれに限定されない。吸引ノズル３０が下限位置にある場合に、吸引ノズル３０の先端部３３の先端が吐出口１３から若干突出していてもよいし、経路部Ｐ１３内に位置していてもよい。

図３Ａ、３Ｂに示すように、吸引ノズル３０の先端部３３は、経路部Ｐ１３の内面に摺接する。これにより、経路部Ｐ１３の軸心Ａ１３に対して先端部３３の軸心Ａ３３がずれないように、先端部３３は経路部Ｐ１３の内面によりガイドされる。これにより、詳しくは後述するが、経路部Ｐ１３からワークＡに吐出された塗布剤Ｍの中心と、吸引ノズル３０の先端部３３の位置とを一致させることができる。塗布剤Ｍの中心位置から塗布剤Ｍの一部を吸引することができる。経路部Ｐ１３の内面は、規制部の一例である。

コントローラＣが実行する塗布制御について説明する。図４は、コントローラＣが実行する塗布制御の一例を示したフローチャートである。図５Ａ〜６Ｂは、塗布作業の説明図である。

塗布作業開始前は、コントローラＣは、センサＨＳからの信号や、又は目視による設定によりワークＡの位置を検出する（ステップＳ１）。次にコントローラＣは、ワークＡの位置に対応するように直動ユニットＲ１、Ｒ２を駆動してノズルＮを移動させる（ステップＳ２）。次に、コントローラＣはディスペンス装置Ｄ２を駆動して図５Ａに示すように、経路部Ｐ１１〜１３を介してワークＡへの塗布剤Ｍの吐出を開始する（ステップＳ３）。

所定期間塗布剤Ｍが吐出された後にコントローラＣは、ディスペンス装置Ｄ２を停止して図５Ｂに示すように塗布剤Ｍの吐出を停止する（ステップＳ４）。次に、コントローラＣは、吸引ノズル駆動装置Ｄ１を駆動させ図５Ｃに示すように吸引ノズル３０を下降させる（ステップＳ５）。これにより、先端部３３が経路部Ｐ１２を閉じる。これにより経路部Ｐ１２から経路部Ｐ１３へ更に塗布剤Ｍが流出することが防止される。また、吸引ノズル３０の先端部３３が経路部Ｐ１３内を下降し、この際に先端部３３は経路部Ｐ１３の内壁面に摺接する。これにより、軸心Ａ１３、Ａ３３のずれが抑制される。これにより、経路部Ｐ１３からワークＡに吐出された塗布剤Ｍの中心位置に、吸引ノズル３０の先端部３３を接触させることができる。

次に、コントローラＣは、吸引装置Ｄ３を駆動して図６Ａに示すように塗布剤Ｍの吸引を開始する（ステップＳ６）。上述したように、塗布剤Ｍの中心位置に先端部３３が接触するので、塗布剤Ｍの中心位置から塗布剤Ｍの一部を吸引できる。これにより、ワークＡに吐出された塗布剤Ｍの量が減少する。

次に、コントローラＣは、圧力センサＰＳからの出力値の変化に基づいて、塗布剤Ｍの吸引が完了したか否かを判定する（ステップＳ７）。図６Ａに示すように、先端部３３の先端が塗布剤Ｍに付着している場合には、経路部Ｐ３０内を塗布剤が吸引されるため、圧力センサＰＳの出力値は変化しない。しかしながら、図６Ｂに示すように、先端部３３の先端が塗布剤Ｍから離れた場合には経路部Ｐ３０内には空気が吸引されるため、圧力センサＰＳの出力値は低下する。この圧力センサＰＳの出力値の低下に基づいてコントローラＣは塗布剤Ｍの吸引が完了したか否かを判定する。尚、圧力センサＰＳによらずに、例えばカメラからの映像によってワークＡに残留した塗布剤Ｍの大きさを判定して、これに基づいて吸引が完了したか否かを判定していもよい。この場合、先端部３３の先端がワークＡ上にある塗布剤Ｍに付着した状態で吸引を完了してもよい。

塗布剤Ｍの吸引が完了したと判定された場合には、コントローラＣは、吸引装置Ｄ３を停止し（ステップＳ８）、直動ユニットＲ１、Ｒ２を駆動してノズルＮをワークＡから退避させる（ステップＳ９）。このようにして塗布制御が実行される。

次に、本実施例とは異なる構造のノズルＮｘについて説明する。図７Ａ〜８Ｄは、本実施例とは異なる構造のノズルＮｘを使用した場合の説明図である。図７Ａ、８Ａは、ノズルＮｘを軸方句から見た場合の図である。図７Ｂ、７Ｃ、８Ｂ、８Ｃは、ノズルＮｘを側面から見た図である。図７Ｄ、８Ｄは、ノズルＮｘから吐出され吸引された後の塗布剤Ｍを上方から見た図である。図７Ａ〜７Ｄに示すように、円筒状のボディ１０ｘ内に円筒状の吸引ノズル３０ｘが配置されている。ボディ１０ｘと吸引ノズル３０ｘとの間を介して塗布剤ＭをワークＡに吐出し、ワークＡに吐出された塗布剤Ｍの一部を吸引ノズル３０ｘにより吸引する。ボディ１０ｘの軸心Ａ１３ｘと吸引ノズル３０ｘの軸心Ａ３３ｘとが一致している場合には、図７Ｄに示すように、吸引後にワークＡに残留した塗布剤Ｍの形状は略円形となる。

しかしながら、図８Ａ〜８Ｃに示すように、軸心Ａ１３ｘ、Ａ３３ｘがずれた場合、塗布剤Ｍは中心からずれた位置から塗布剤Ｍは吸引される。このため、図８Ｃ、８Ｄに示すように、吸引後のワークＡ上に吐出された塗布剤Ｍの形状は、円形とはならずに略楕円形になる。このように、塗布作業のたびにボディ１０ｘ、吸引ノズル３０ｘの軸心がずれると、吸引後にワークＡに残留した塗布剤Ｍの量や形状にばらつきが生じる。

本実施例の場合、吸引ノズル３０の先端部３３が経路部Ｐ１３の内面に摺接することにより経路部Ｐ１３の軸心Ａ１３と先端部３３の軸心Ａ３３とのずれが規制される。これにより、図６Ａ、６Ｂに示したように、塗布剤Ｍの中心位置に吸引ノズル３０の先端部３３が付着して塗布剤Ｍをその中心位置から吸引できる。これにより、経路部Ｐ１３から吐出された塗布剤Ｍの形状を大きく崩すことなく塗布剤Ｍの一部を吸引することができる。これにより、ワークＡに残留した塗布剤Ｍは略円形を維持し、塗布作業ごとでの塗布剤Ｍの量のばらつきも抑制できる。このように塗布剤Ｍの塗布の制御精度が向上している。

また、本実施例では、塗布剤Ｍを吐出する経路部Ｐ１３の径よりも、塗布剤Ｍを吸引する吸引ノズル３０の経路部Ｐ３０の径のほうが小さい。このため、吐出された塗布剤Ｍを微少量だけ吸引できる。これにより、塗布剤Ｍが吸引される量を微調整可能であり、吸引後での塗布剤Ｍの制御精度も向上する。

尚、図７、８に示したように２つのノズルを同心状に配置し、かつ吸引ノズル内に吐出ノズルを配置した場合、次のような問題が生じるおそれがある。吸引ノズルの径は吐出ノズルの径よりも大きくなるため、吸引ノズルで吸引できるだけの量の塗布剤を吐出ノズルから吐出させなければならなくなる。また、吸引後に残留した塗布剤の大きさを塗布ノズルの径よりも小さくすることが困難となる。本実施例では、経路部Ｐ１３内に吸引ノズル３０の先端部３３が配置され経路部Ｐ１３の径よりも経路部Ｐ３０の径が小さいため、上記のような問題は生じにくい。

本実施例では経路部Ｐ１３と吸引ノズル３０の先端部３３とが摺接することにより軸心Ａ１３、Ａ３３のずれを抑制している。しかしながら、例えば１６と吸引ノズル３０の胴体部３１とが摺接することにより軸心Ａ１３、Ａ３３のずれを抑制してもよい。即ち、吸引ノズル３０の何れかの部分がボディ１０の何れかの部分に摺接することにより、軸心Ａ１３、Ａ３３のずれが抑制されていればよい。

本実施例では、吸引ノズル３０が上昇位置にある場合にも先端部３３の少なくとも一部が経路部Ｐ１４内に位置している。これにより、上昇位置にある吸引ノズル３０を下降させる際に、先端部３３をスムーズに経路部Ｐ１４から経路部Ｐ１３に案内することができる。

尚、本実施例では、常に吸引ノズル３０の先端部３３の少なくとも一部が経路部Ｐ１４内に位置しているが、このような構造に限定されない。例えば、経路部Ｐ１４が設けられておらず、先端部３３が経路部Ｐ１３内に進入可能に経路部Ｐ１３に連通した開口部が形成されており、吸引ノズル３０が上昇した状態では先端部３３はボディ１０の何れの内面にも非接触であってもよい。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Ａ ワーク
Ｃ コントローラ
Ｄ１ 吸引ノズル駆動装置（駆動装置）
Ｄ２ ディスペンス装置（吐出装置）
Ｄ３ 吸引装置
Ｎ 塗布ノズル
Ｍ 塗布剤
Ｐ１２ 経路部（供給経路部）
Ｐ１３ 経路部（吐出経路部）
１０ ボディ（ノズルボディ）
２０ 貯留部
３０ 吸引ノズル
３１ 胴体部
３３ 先端部
１００ 塗布装置

Claims (5)

1. 塗布剤が流通可能な供給経路部、前記供給経路部に連続し前記供給経路部と異なる方向に直線状に延び塗布剤を対象物に吐出可能な吐出経路部、を含むノズルボディと、
   前記吐出経路部内に進入して前記供給経路部を閉じた閉位置と前記供給経路部を開く開位置との間を移動可能に前記ノズルボディに保持され、前記閉位置にある場合に前記吐出経路部から前記対象物に吐出された塗布剤の一部を吸引可能な吸引ノズルと、
   前記ノズルボディに形成され、前記吸引ノズルが前記閉位置にある場合に前記吸引ノズル及び吐出経路部の軸心のずれを規制する規制部と、を備えた、塗布ノズル。
2. 前記ノズルボディは、前記供給経路部に連続し前記吐出経路部と逆方向に延びた案内経路部を含み、
   前記吸引ノズルは、前記開位置及び前記閉位置の何れの位置においても前記案内経路部内に位置している、請求項１の塗布ノズル。
3. 前記吸引ノズルは、前記吐出経路部内に進入不能な胴体部、前記胴体部よりも径が小さく前記吐出経路部内に進入可能な先端部、を含み、
   前記ノズルボディは、前記胴体部に当接して前記閉位置を規定する規定部を含む、請求項１又は２の塗布ノズル。
4. 請求項１乃至３の何れかの前記塗布ノズルと、
   前記供給経路部を介して前記吐出経路部から塗布剤を吐出させる吐出装置と、
   前記吸引ノズルを前記閉位置及び開位置間で移動させる駆動装置と、
   前記吸引ノズルを介して塗布剤を吸引する吸引装置と、を備えた塗布装置。
5. 供給経路部に連続し前記供給経路部と異なる方向に直線状に延びた吐出経路部から塗布剤を対象物に吐出し、
   前記吐出経路部の軸心に対して吸引ノズルの軸心がずれないように規制して前記吐出経路部内に進入させ、
   前記吸引ノズルにより前記供給経路部を閉じ、
   前記吸引ノズルを前記対象物に吐出された塗布剤に付着させ、
   前記吸引ノズルにより前記対象物に吐出された塗布剤の一部を吸引する、塗布方法。

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