JP6097436B1 - 塗油装置及び塗油方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で所定量のオイルを塗油することが可能な塗油装置、及び塗油方法の提供。【解決手段】ノズルヘッドからオイルを噴射する塗油装置１００であり、オイルを貯留するオイルタンク１７よりオイルを送るポンプ１５と、ポンプ１５を駆動して、オイルタンク１７のオイルをノズルヘッド供給するサーボモータ１３と、サーボモータ１３の駆動を制御する制御装置５１とを備える。制御装置５１は、ノズルヘッドに供給するオイルを所定量とするポンプ１５の回転角度となるように、且つ、オイルの供給時間が所定時間となるようにサーボモータ１３を制御する塗油装置１００。【選択図】図１

Description

本発明は、油系液体を塗油する塗油装置、及び塗油方法に関する。

ワーク等の被塗油体の表面に、潤滑油や離型油、食品油等の油系液体（以下「オイル」という）を塗油する技術として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１では、電磁弁を経由してノズルにオイルを供給し、高電圧（例えば３万ボルト程度）のマイナス電荷を印加して、オイルを噴射することが記載されている。

昨今において、ワークを加工する際に短時間で大量のワークを加工することが望まれている。例えば、０．３〜０．５秒程度の短時間でワークにオイルを塗油する必要がある。しかしながら、従来の方式ではオイルタンクとノズルとの間に設けた電磁弁の開閉を制御してオイルを噴射するので、０．３〜０．５程度の短い時間では、開閉制御が間に合わず、ワークに所定量のオイルを塗油することが難しいという問題があった。

特開２００６−２９７３０９号公報

上述したように、従来における塗油装置では、電磁弁の開閉により塗油を制御するので、所定量のオイルを短時間で塗油することができないという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、短時間で所定量のオイルを塗油することが可能な塗油装置、及び塗油方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る塗油装置は、ノズルヘッドから油系液体を噴射する噴射時間帯、及び噴射を停止する停止時間帯を繰り返して、油系液体を断続的に噴射する塗油装置において、前記油系液体を貯留する貯留部より、油系液体を送るポンプと、前記ポンプを駆動して、前記貯留部の油系液体を前記ノズルヘッドに供給する駆動モータと、前記駆動モータの駆動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記油系液体の塗油量及び塗油時間に基づいて前記ポンプの回転角度及び回転速度を設定し、前記停止時間帯には前記駆動モータを停止し、前記噴射時間帯には前記設定した回転速度で、且つ、前記設定した回転角度だけ回転するように前記駆動モータを制御することを特徴とする。

本発明に係る塗油方法は、ノズルヘッドから油系液体を噴射する噴射時間帯、及び噴射を停止する停止時間帯を繰り返して、油系液体を断続的に噴射する塗油方法において、ポンプを駆動して貯留部に貯留された前記油系液体を、前記ノズルヘッドに供給するステップと、前記停止時間帯には前記ポンプを停止し、前記噴射時間帯には予め設定した回転速度で、且つ、予め設定した回転角度だけ回転するように前記ポンプの駆動を制御するステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、所定量の油系液体を所定時間でノズルヘッドに供給できるので、短時間であっても確実にオイルを噴射してワークに塗油することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る塗油装置の概略を示す構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る塗油装置の、ノズルの詳細構成を示す説明図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る塗油装置の、シムの詳細構成を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ’断面図である。 図４は、ポンプの回転角度の説明図である。 図５は、ワークの塗油領域を示す説明図であり、（ａ）は塗油開始位置に達した場合、（ｂ）は塗油終了位置に達した場合を示す。 図６は、ポンプの回転角度と回転速度の具体例を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る塗油装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示す説明図、図２は、図１に示すノズル５を側面方向から見た図である。

図１に示すように、本実施形態に係る塗油装置１００は、搬送台６１に載置されたワーク３に向けてオイル（油系液体）を噴射するノズル５を備えている。図２に示すように、ノズル５は、２枚の板材２７ａ，２７ｂが対向配置されたノズルヘッド２７を有している。各板材２７ａ，２７ｂの間はスリット２３とされ、該スリット２３の内部には、シム２５が設けられている。

図３は、シム２５の構成を示す説明図であり、（ａ）は正面図（図２の矢印Ｙ１の方向から見た図）、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図３に示すように、シム２５は全体が矩形状を成しており、内部に五角形状に切り欠かれたオイル溜め３１ａ，３１ｂが形成されている。即ち、図３（ｂ）に示すように、オイル溜め３１ａ，３１ｂでは、他の部分よりも板厚が薄く形成されている。従って、図３（ｃ）に示すように、オイル溜め３１ａ，３１ｂの底部は、開口幅ｄ１の開口部７ａ，７ｂとされている。また、各オイル溜め３１ａ，３１ｂの間には、肉厚部３９が形成され各オイル溜め３１ａ，３１ｂを区切っている。なお、図２では２つの切欠部３１ａ，３１ｂのみを示している。

ノズルヘッド２７は、絶縁体で構成され、シム２５は、ステンレス鋼シート等の導電体で構成されている。シム２５は、電源コネクタ４５（図２参照）に接続されている。そして、後述するように、各オイル溜め３１ａ，３１ｂにオイルが供給されると、開口部７ａ，７ｂよりオイルが噴射され、ひいては図１、図２に示したワーク３にオイルを塗油することができる。また、オイル溜め３１ａ，３１ｂには、反りを防止するための突起部３３ａ，３３ｂが設けられている。

また、図１に示すように、本実施形態に係る塗油装置１００は、オイルを貯留するオイルタンク１７（貯留部）と、該オイルタンク１７に貯留されているオイルをノズル５に送るポンプ１５と、該ポンプ１５の回転を制御するサーボモータ１３（駆動モータ）、及び制御装置５１を備えている。

ポンプ１５の出力口は、オイル配管９ａを経由してマニホールド４２に接続されている。該マニホールド４２は、複数の吐出口を備えており、各吐出口は、それぞれ電磁弁１１（図では１３個）を介してノズル５に接続されている。詳細には、図２に示すようにノズルヘッド２７に設けられた供給口２９から図３に示したオイル溜め３１ａ，３１ｂに接続されている。従って、電磁弁１１の開とすることにより、オイル溜め３１ａ，３１ｂにオイルを供給することができる。

また、マニホールド４２の排出口は、循環用電磁弁４４、オイル配管９ｂを介して、オイルタンク１７に接続されている。従って、循環用電磁弁４４を開とすることにより、マニホールド４２で余剰となったオイルをオイルタンク１７に戻すことができる。なお、循環用電磁弁４４は、粘度の高いオイルの場合には必要であるが、粘度の低いオイルの場合には、不要となる。

制御装置５１は、ノズル５に設けられた電源コネクタ４５（図２参照）からシム２５にマイナスの高電圧を印加する電圧制御部５１１と、各電磁弁１１及び循環用電磁弁４４の開閉を制御する電磁弁制御部５１２と、サーボモータ１３を制御するモータ制御部５１３を備えている。制御装置５１は電源４９と接続されて電力が供給される。なお、制御装置５１は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

電圧制御部５１１は、ノズル５に設けられた電源コネクタ４５に接続されている。そして、該電源コネクタ４５にマイナスの高電圧を印加することにより、シム２５をマイナス極の電圧とすることができる。従って、オイル溜め３１ａ，３１ｂに供給されるオイルをマイナスの高電圧に帯電させることができる。

電磁弁制御部５１２は、各電磁弁１１のうち選択された電磁弁を開とし、それ以外の電磁弁を閉とする。即ち、ワーク３は、図１の紙面に直交する方向（図２の左右方向）に搬送されるため、ワーク３の横幅（つまり、図１の左右方向の幅）に応じて開閉を制御する。従って、ワーク３の横幅に応じた領域にオイルを塗油することができる。

モータ制御部５１３は、サーボモータ１３の回転角度、及び回転速度を制御することにより、ポンプ１５の回転角度、回転速度を制御する。ポンプ１５の回転角度はオイルの供給量に相当し、ポンプ１５の回転速度はポンプ１５によるオイルの供給速度に相当する。以下、詳細に説明する。

ワーク３にオイルを噴射してオイルを塗油する際には、塗油量が設定され、更にワーク３の搬送速度に応じて塗油時間が設定される。従って、塗油量及び塗油時間に応じてポンプ１５の回転角度、及び回転速度が決定することになり、この回転角度、回転速度に適合するようにサーボモータ１３の回転角度、及び回転速度を制御する。

図４は、ポンプ１５の回転角度と回転速度の関係を示す説明図、図５は、ワーク３の塗油領域Ｐ１を示す説明図、図６は、塗油量、塗油時間と回転角、回転速度との関係を示す図である。以下、図４〜図６を参照して、ポンプ１５の制御について説明する。いま、図４に示すように、ポンプ１５の能力が１回転で１［ｍｌ］であるとする。従って、ポンプ１５の回転角度θを制御することにより、塗油量を設定できる。更に、ポンプの回転速度ωを制御することにより、塗油時間ｔを設定できる。

図５に示すように、ワーク３が図中矢印Ｙ２の方向に搬送され、位置Ｌ１からＬ２の間の塗油領域Ｐ１（図中、斜線で示す）にオイルを塗油する場合には、図５（ａ）に示すように、ワーク３の位置Ｌ１がノズル５の位置に達した時点でオイルを噴射を開始し、図５（ｂ）に示すように、位置Ｌ２に達した時点でオイルの噴射を終了すれば良い。この際、位置Ｌ１から位置Ｌ２までの塗油領域Ｐ１に均一にオイルを塗油する必要があるので、ワーク３の位置Ｌ１がＬ２に達するまでの時間と、所定量のオイルを噴射するのに要する時間、即ち、ポンプの回転速度を合わせれば良い。従って、本実施形態では、ポンプの回転角度θと回転速度ωを適宜設定して、ワーク３の塗油領域Ｐ１に所定量のオイルが塗油されるように制御する。

以下、図６を参照して具体的な例について説明する。例えば、［Ａ］に示すように、０．４［ｍｌ］のオイルを０．３秒間噴射する場合には、ポンプ１５の回転角度θを１４４［deg］とし、回転速度ωを１．３３［回転／秒］とすれば良い。

［Ｂ］に示すように、０．５［ｍｌ］のオイルを０．５秒間噴射する場合には、ポンプ１５の回転角度θを１８０［deg］とし、回転速度ωを１［回転／秒］とすれば良い。

［Ｃ］に示すように、０．６［ｍｌ］のオイルを０．４秒間噴射する場合には、ポンプ１５の回転角度θを２１６［deg］とし、回転速度ωを１．５［回転／秒］とすれば良い。

このように、サーボモータ１３によりポンプ１５の回転角度θ及び回転速度ωを制御して、ワーク３の所望の領域に所定量のオイルを塗油することが可能となる。

次に、電圧制御部５１１の制御について説明する。電圧制御部５１１は、電源コネクタ４５に印加する電圧を、第１の電圧Ｖ１（例えば、−４０ｋＶ）、及び第１の電圧Ｖ１よりもマイナス側に大きい第２の電圧Ｖ２（例えば、−６０ｋＶ）のいずれかに切り替える。ここで、第１の電圧Ｖ１は、オイル溜め３１ａ，３１ｂに供給されたオイルが噴出しない程度の電圧に設定し、第２の電圧Ｖ２は、オイル溜め３１ａ，３１ｂに供給されたオイルが噴出する電圧に設定する。第１の電圧Ｖ１及び第２の電圧Ｖ２は、オイルの種類によって異なるので、使用するオイルで適宜設定される。従って、電圧制御部５１１は、塗油のインターバル時間（塗油しない時間帯）には、電源コネクタ４５に印加する電圧を第１の電圧Ｖ１とし、塗油する時間帯には、ポンプ１５の駆動に同期して印加電圧を第２の電圧Ｖ２に切り替える。こうして、オイルの噴射を制御する。

インターバル時間に電圧をゼロとせず第１の電圧Ｖ１とする理由は、オイル噴射の応答性を向上させるためである。即ち、ゼロボルトから直接的に印加電圧を第２の電圧Ｖ２に上昇すると、応答性が悪くオイルの噴射に遅れ時間が生じるので、これを防止するために、待機時であるインターバル時間に第１の電圧Ｖ１を印加する。

次に、図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る塗油装置１００の処理手順について説明する。

初めに、ステップＳ１１において、電磁弁制御部５１２は、複数の電磁弁１１のうち、必要なものを開とする。この処理では、操作者の入力操作に応じて、ワークの幅に応じた電磁弁１１が選択され、選択された電磁弁１１が開とされる。

ステップＳ１２において、電圧制御部５１１は、電源コネクタ４５に第１の電圧Ｖ１を印加する。

ステップＳ１３において、タイミング制御が実行される。即ち、ワーク３の塗油位置がノズル５の噴射位置に達するまで待機する。

ステップＳ１４において、電圧制御部５１１は、電源コネクタ４５に供給する電圧を第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２に切り替え、更に、モータ制御部５１３は、サーボモータ１３を駆動させてポンプ１５を作動させる。その結果、図６に示したように、ポンプ１５は、予め設定した所定の回転速度ωで、所定の回転角度θだけ回転する。ポンプ１５より送出されたオイルは、オイル配管９ａ、マニホールド４２、及び開状態とされている電磁弁１１を介して、ノズル５に供給される。具体的には、図３に示したオイル溜め３１ａ，３１ｂに供給される。そして、ステップＳ１５において、開口部７ａ，７ｂより、ワーク３に向けてオイルが噴射される。

図４〜図６で示したように、開口部７ａ，７ｂより噴射されたオイルは、ワーク３の塗油領域Ｐ１に均一に噴射されることになる。

その後、ステップＳ１６において、電圧制御部５１１は、電源コネクタ４５に供給する電圧を第２の電圧Ｖ２から第１の電圧Ｖ１に切り替える。その結果、オイルの噴射が停止する。

ステップＳ１７において、オイルの塗油を終了するか否かが判断され、終了しない場合には（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ１８において、インターバル制御を実施する。即ち、次の塗油領域が到達するまで待機する。その後、ステップＳ１４に処理を戻す。

一方、ステップＳ１７において、終了する場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１９において、電磁弁１１を閉とする。その後、本処理を終了する。

このようにして、本実施形態に係る塗油装置１００では、サーボモータ１３によりポンプ１５の回転角度θを制御して、オイル（油系液体）の供給量が所定量となるようにする。従って、ワーク３に塗油するための必要なオイル量を確実にノズル５に供給することが可能となる。

更に、ポンプ１５の回転速度ωが所定の回転速度となるように、サーボモータ１３を制御するので、オイルの塗油時間が所定時間となるように設定できる。その結果、所定量のオイルがワーク３の塗油領域Ｐ１に均一に噴射されることになり、高速で搬送されるワーク３であっても、確実にオイルを塗油することが可能となる。

また、オイル溜め３１ａ，３１ｂに供給されたオイルに第１の電圧Ｖ１を印加し、オイルの噴射時に第２の電圧Ｖ２に切り替えるので、オイル噴射の応答性を高めることが可能となる。

以上、本発明の塗油装置及び塗油方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

３ ワーク
５ ノズル
７ａ，７ｂ 開口部
９ａ，９ｂ オイル配管
１１ 電磁弁
１３ サーボモータ
１５ ポンプ
１７ オイルタンク（貯留部）
２３ スリット
２５ シム
２７ ノズルヘッド
２７ａ，２７ｂ 板材
２９ 供給口
３１ａ，３１ｂ 切欠部
３３ａ，３３ｂ 突起部
３９ 肉厚部
４２ マニホールド
４４ 循環用電磁弁
４５ 電源コネクタ
４９ 電源
５１ 制御装置
６１ 搬送台
１００ 塗油装置
５１１ 電圧制御部
５１２ 電磁弁制御部
５１３ モータ制御部
ｄ１ 開口幅
Ｐ１ 塗油領域
Ｖ１ 第１の電圧
Ｖ２ 第２の電圧
θ 回転角度
ω 回転速度

Claims (3)

1. ノズルヘッドから油系液体を噴射する噴射時間帯、及び噴射を停止する停止時間帯を繰り返して、油系液体を断続的に噴射する塗油装置において、
   前記油系液体を貯留する貯留部より、油系液体を送るポンプと、
   前記ポンプを駆動して、前記貯留部の油系液体を前記ノズルヘッドに供給する駆動モータと、
   前記駆動モータの駆動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記油系液体の塗油量及び塗油時間に基づいて前記ポンプの回転角度及び回転速度を設定し、
   前記停止時間帯には前記駆動モータを停止し、
   前記噴射時間帯には前記設定した回転速度で、且つ、前記設定した回転角度だけ回転するように前記駆動モータを制御すること
   を特徴とする塗油装置。
2. 前記油系液体にマイナスの高電圧を印加する電圧制御部を更に備え、
   前記電圧制御部は、前記ポンプの回転開始前には印加電圧を第１の電圧とし、回転開始と同期して前記第１の電圧よりもマイナス側に高い第２の電圧を印加すること
   を特徴とする請求項１に記載の塗油装置。
3. ノズルヘッドから油系液体を噴射する噴射時間帯、及び噴射を停止する停止時間帯を繰り返して、油系液体を断続的に噴射する塗油方法において、
   ポンプを駆動して貯留部に貯留された前記油系液体を、前記ノズルヘッドに供給するステップと、
   前記停止時間帯には前記ポンプを停止し、前記噴射時間帯には予め設定した回転速度で、且つ、予め設定した回転角度だけ回転するように前記ポンプの駆動を制御するステップと、
   を備えたことを特徴とする塗油方法。
   
   

Images