JP6492595B2 - 接着剤塗布装置及び接着剤塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、接着剤塗布装置及び接着剤塗布方法に関する。

従来、接着対象部品に転写により接着剤を塗布することがある。この際、塗布された接着剤が不足して適切な接着ができなかったり、接着剤が過多となり、接着箇所から接着剤がはみ出してしまったりすることがないように、適量の接着剤が供給されることが求められる。昨今、光学機器部品の小型化や、内視鏡など、接着による部品実装が用いられる製品分野が拡大しており、従来の接着剤塗布方法では、接着剤の塗布量の精度確保が難しくなっている。適正量の接着剤をばらつきなく安定して部品に供給する提案として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１には、チップ部品の基板実装面と接着剤を吐出する吐出ノズルとの間隔を一定に制御して接着剤の量をばらつきなく、適正量安定して供給することが開示されている。

特開平７−１４７４８０号公報

しかしながら、特許文献１における提案は、基板実装面と吐出ノズルとの間隔を一定に制御するための具体的な内容は開示されていない。このため、例えば、接着される部品に寸法や接着面形状のばらつきがあるときや、接着剤が転写される部品の把持位置にばらつきがあるときに、接着剤の供給量がばらつくことが考えられる。

１つの側面では、本明細書開示の接着剤塗布装置及び接着剤塗布方法は、接着対象部品に適量の接着剤を転写により供給することを課題とする。

本明細書開示の接着剤塗布装置は、接着対象部品を把持するハンド部と、先端面を接着剤転写面とし、当該接着剤転写面に接着剤を供給する塗布ノズルと、前記接着対象部品の接着面と、前記接着剤転写面とを接触させる駆動部と、前記接着面と前記接着剤転写面とが接触したことを検知する接触検知部と、前記塗布ノズルの周囲に形成され、前記接着剤転写面からはみ出した接着剤を吸引する吸引経路と、前記接触検知部が前記接着面と前記接着剤転写面との接触を検知した状態から、前記駆動部により前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させるとともに、前記塗布ノズルにより、前記接着面と前記接着剤転写面との間に、接着剤を供給させる制御部と、を備える。

また、本明細書開示の接着剤塗布方法は、接着対象部品の接着面を接着剤の塗布ノズルの上面である接着剤転写面に接触させる工程と、前記接着面と前記接着剤転写面とが接触した状態から、前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる工程と、前記所定量離間させた前記接着面と前記接着剤転写面との間に接着剤を供給する工程と、前記接着面に前記接着剤転写面から接着剤が転写された前記接着対象部品を引き上げる工程と、前記塗布ノズルの周囲に形成された吸引経路内に前記接着剤転写面からはみ出した接着剤を吸引する工程と、を含む。

本明細書開示の接着剤塗布装置及び接着剤塗布方法によれば、接着対象部品に適量の接着剤を転写により供給することができる。

図１は実施形態における接着剤塗布装置の概略構成を示す説明図である。 図２は実施形態における接着剤塗布装置による接着剤塗布動作の一例を示すフローチャートである。 図３（Ａ）〜（Ｅ）は実施形態の接着剤塗布装置による接着剤塗布動作を時系列的に示す説明図である。 図４（Ａ）、（Ｂ）は実施形態の接着剤塗布装置における接着面と接着剤転写面との接触を検知する様子を時系列的に示す説明図である。 図５は実施形態における接着対象部品を接着先に接着させた状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（実施形態）
まず、図１を参照しつつ、実施形態の接着剤塗布装置１の概略構成を説明する。接着剤塗布装置１は、塗布ノズル２を備える。塗布ノズル２の先端面は、接着剤転写面２ａとなる。接着剤転写面２ａは、上側を向いている。塗布ノズル２は、接着剤供給路２ｂを備える。接着剤供給路２ｂの一端は、接着剤転写面２ａに開口した接着剤２０の供給口となっている。接着剤供給路２ｂの他端は、接続パイプ３ａに接続されている。接続パイプ３ａは、接着剤供給路２ｂとディスペンサ３とを接続している。ディスペンサ３内には接着剤が充填されている。ディスペンサ３は、主コントローラ１５と電気的に接続された塗布コントローラ４によって動作制御されている。

塗布ノズル２の周囲には、外筒５が配置されており、その内周面と塗布ノズル２の外周面との間に接着剤の吸引経路５ａが形成されている。吸引経路５ａは、外部と区画された空間として形成されており、主コントローラ１５に電気的に接続された吸引コントローラ６の吸引動作により、接着剤転写面２ａから、はみ出し、流れ落ちる接着剤２０を吸引する。

接着剤塗布装置１は、接着対象部品７を把持するハンド部８を備える。接着剤塗布装置１は、接着剤２０を用いて接合される種々の部品に対し接着剤２０を塗布することができるが、本実施形態では、接着先となる光ファイバー１６の端部に装着されるレンズを接着対象部品７としている。接着対象部品７は、接着剤２０が転写され、光ファイバー１６の端部に接着される接着面７ａを備える。ハンド部８は、アーム部９を含む。アーム部９は、上腕部９ａと下腕部９ｂを備えている。上腕部９ａの表面には、第１ストレインゲージ９ａ１が設置されている。下腕部９ｂの表面には、第２ストレインゲージ９ｂ１が設置されている。第１ストレインゲージ９ａ１及び第２ストレインゲージ９ｂ１は、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したことを検知する接触検知部に含まれる。すなわち、第１ストレインゲージ９ａ１及び第２ストレインゲージ９ｂ１は、後に説明する荷重コントローラ１２及び主コントローラ１５と協働して接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したことを検知する。ストレインゲージに代えて、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したことを検知することができる手段、例えば、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したときの微小荷重を検出する従来周知の手段を採用してもよい。

接着剤塗布装置１は、位置調整機構１０を備える。位置調整機構１０は、ハンド部８をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。位置調整機構１０は、ハンド部８をＸ軸方向に移動させるＸ軸用アクチュエータ１０ａ、ハンド部８をＹ軸方向に移動させるＹ軸用アクチュエータ１０ｂ及びハンド部８をＺ軸方向に移動させるＺ軸用アクチュエータ１０ｃを備える。各アクチュエータ１０ａ〜１０ｃは、主コントローラ１５に電気的に接続されたアクチュエータコントローラ１１によって制御されている。位置調整機構１０が備えるアクチュエータ１０ａ〜１０ｃのうち、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃは、接着対象部品７の接着面７ａと、接着剤転写面２ａとを接触させる駆動部の一例である。Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃは、後に詳述するように、接着面７ａと接着剤転写面２ａとを所定量離間させる場合にも機能する。

接着剤塗布装置１は、荷重コントローラ１２を備える。荷重コントローラ１２は、第１ストレインゲージ９ａ１及び第２ストレインゲージ９ｂ１と電気的に接続されており、第１ストレインゲージ９ａ１及び第２ストレインゲージ９ｂ１の出力を主コントローラ１５に送信する。荷重コントローラ１２は、接触検知部に含まれる。

接着剤塗布装置１は、カメラ１３及び画像コントローラ１４を備える。カメラ１３及び画像コントローラ１４は、接着面７ａに転写された接着剤２０の量を検出する検出部として機能する撮像部の一例である。画像コントローラ１４は、カメラ１３により撮影された画像を主コントローラ１５に送信する。

接着剤塗布装置１は、制御部として機能する主コントローラ１５を備える。主コントローラ１５は、塗布コントローラ４、吸引コントローラ６、アクチュエータコントローラ１１、荷重コントローラ１２及び画像コントローラ１４と電気的に接続されている。主コントローラ１５は、各種コントローラから収集される情報に基づいて、各部に動作指令を発する。具体的に、荷重コントローラ１２からの信号により、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したことを検知したと判断したときは、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃに駆動指令を発する。そして、接着面７ａと接着剤転写面２ａとを所定量Ｓ離間させるように、ハンド部８を上昇させる。また、主コントローラ１５は、画像コントローラ１４から送信された画像を解析し、接着面７ａに転写された接着剤２０の量が適正であるか否かを判断する。さらに、主コントローラ１５は、画像に基づいて接着面７ａに転写された接着剤２０の量が適正量ではないと判断したときに、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの離間距離、すなわち所定量Ｓを補正して再度接着面７ａと接着剤転写面２ａとを所定量Ｓだけ離間させる。なお、接着面７ａと接着剤転写面２ａとを離間させる所定量Ｓは、予め規定された値として主コントローラ１５に記憶されている。所定量Ｓは、接着面７ａに転写される接着剤２０の量が、塗布ノズル２から接着剤２０が供給される際の接着面７ａと接着剤転写面２ａとの距離と相関性を有するとの知見に基づいている。すなわち、所定量Ｓが決まると接着面７ａに転写される接着剤２０の量がほぼ一義的に決まることから、所定量Ｓを設定することにより、接着面７ａに転写される接着剤２０の量を調整することができる。主コントローラ１５は、１回目に転写動作を行う際、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの距離を予め定められた所定量Ｓに制御するが、転写量が適正でなかった場合は、補正された所定量Ｓに制御する。

つぎに、図２乃至図４（Ｂ）を参照しつつ、実施形態の接着剤塗布装置１による接着剤塗布の様子を説明する。図２は実施形態における接着剤塗布装置による接着剤塗布動作の一例を示すフローチャートである。図３（Ａ）〜（Ｅ）は実施形態の接着剤塗布装置１による接着剤塗布動作を時系列的に示す説明図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は実施形態の接着剤塗布装置１における接着面７ａと接着剤転写面２ａとの接触を検知する様子を時系列的に示す説明図である。接着剤塗布装置１の制御は、主コントローラ１５が主体的に行う。

まず、ステップＳ１では、ハンド部８により接着対象部品７を把持する。この際、接着対象部品７の把持位置にばらつきが生じることがある。また、接着対象部品７自体に寸法のばらつきがあったり、接着面７ａの形状にもばらつきがあったりする。ステップＳ１に引き続き行われるステップＳ２では、Ｘ軸用アクチュエータ１０ａ、Ｙ軸用アクチュエータ１０ｂにより接着対象部品７を塗布ノズル２の上方へ移動させる。そして、図３（Ａ）に示すように、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃにより、接着対象部品７を塗布ノズル２に向かって下降させる。すると、ステップＳ３において、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの接触を検知する。ここで、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの接触の検知について説明する。図４（Ａ）に示すように接着対象部品７を接着剤転写面２ａに向かって下降させると、やがて、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触する。このとき、図４（Ｂ）に示すように、アーム部９に含まれる上腕部９ａと下腕部９ｂとがそれぞれ微小に撓む。第１ストレインゲージ９ａ１及び第２ストレインゲージ９ｂ１は、この微小な撓みを検知する。これにより、接着面７ａと接着剤転写面２ａとが接触したと判断することができる。主コントローラ１５は、この撓みが検知されたときのハンド部８のＺ軸位置を基準位置として記憶しておく。

ステップＳ３で接着面７ａと接着剤転写面２ａとの接触を検知した後は、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、図３（Ｂ）に示すように、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃにより、ハンド部８を上昇させ、接着面７ａと接着剤転写面２ａとを所定量Ｓだけ離間させる。このように、接着面７ａが接着剤転写面２ａと接触した状態から所定量Ｓだけ両者を離間することにより、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの間には、毎回一定の隙間が形成される。例えば、接着対象部品７に寸法のばらつきがあったり、ハンド部８による接着対象部品７の把持位置にばらつきがあったりするような場合であっても、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの間隔を所定量Ｓとすることができる。接着面７ａと接着剤転写面２ａとの間隔は、接着面７ａに転写される接着剤２０の量と相関性を有することから、毎回、一定値である所定量Ｓとすることで、転写量を統一することができる。

ステップＳ４に引き続き行われるステップＳ５では、塗布コントローラ４を介してディスペンサ３を作動させ、図３（Ｃ）に示すように塗布ノズル２から接着剤２０を吐出させる。ディスペンサ３は、接着剤供給路２ｂから吐出し、接着剤転写面２ａ上に盛り上がる接着剤２０が接着面７ａに到達し、さらに、塗布ノズル２の側壁側へ溢れるまで、作動する。具体的には、予め定められた時間だけ、ディスペンサ３を作動させ、接着剤転写面２ａから接着剤２０が溢れるように接着面７ａと接着剤転写面２ａとの間に接着剤２０を供給する。溢れた接着剤２０は、塗布ノズル２の側壁を伝って流れ落ちる。これにより、接着面７ａと接着剤転写面２ａとの間には、過不足なく接着剤２０が供給される。

ステップＳ５に引き続き行われるステップＳ６では、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃにより、ハンド部８を上昇させる。すなわち、接着面７ａに接着剤転写面２ａから接着剤２０が転写された接着対象部品７を引き上げる。ステップＳ６に引き続き行われるステップＳ７では、図３（Ｄ）に示すように、接着面７ａに転写された接着剤２０をカメラ１３によって撮影する。そして、ステップＳ８では、撮影された画像に基づいて、接着剤２０の転写量が目標値以内か否かを判断する。ここで、接着剤２０の転写量が目標値以内か否かの判断は、画像中の接着剤２０の高さｈに基づいて行う。これは、接着剤２０の転写量と高さｈとの間に相関関係があることに基づく。従って、高さｈを計測することにより、転写量を判断する。

ステップＳ８において、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、Ｘ軸用アクチュエータ１０ａ、Ｙ軸用アクチュエータ１０ｂにより接着対象部品７を接着先である光ファイバー１６の上方へ移動させる。そして、Ｚ軸用アクチュエータ１０ｃにより、接着対象部品７を光ファイバー１６に向かって下降させ、図５に示すように両者を接着する。なお、この接着工程の後、または、接着工程と並行して図３（Ｅ）に示すように溢れた接着剤２０の吸引を行ってもよい。接着剤２０の吸引は、吸引コントローラ６により行われる。溢れた接着剤２０を吸引し、清掃することにより、次の接着対象部品７への接着剤２０の転写に備える。

ステップＳ８において、ＮＯと判断したときは、ステップＳ１０へ進む。何らかの原因で転写量が許容される範囲を外れているような場合である。ステップＳ１０では、所定量Ｓを補正し、ハンド部８の上昇量を再設定する。具体的に、ステップＳ８における判断において、転写量が少ないと判断したときは、所定量Ｓを増加する方向に補正し、ハンド部８の高さを増す。一方、転写量が多いと判断したときは、所定量Ｓを減少する方向に補正し、ハンド部８の高さを減らす。このとき、所定量Ｓの補正量は、接着剤２０の高さｈの目標量と測定値との差に応じて設定することができる。

ステップＳ１０においてハンド部８の高さの再設定を行った後は、ステップＳ４からの処理を繰り返す。なお、この際、ステップＳ３の処理を含める必要はない。主コントローラ１５は、ステップＳ３で行った接着面７ａと接着剤転写面２ａとの接触検知時にハンド部８のＺ軸位置を基準位置として記憶しており、繰り返しの工程においては、これを利用できるからである。

以上、説明したように、本実施形態によれば、接着対象部品７の寸法ばらつき、把持位置のばらつきに関わりなく、また、接着面７ａの形状の確認をすることなく接着対象部品７に適量の接着剤２０を転写により供給することができる。

以上本発明の好ましい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。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）
接着対象部品を把持するハンド部と、
先端面を接着剤転写面とし、当該接着剤転写面に接着剤を供給する塗布ノズルと、
前記接着対象部品の接着面と、前記接着剤転写面とを接触させる駆動部と、
前記接着面と前記接着剤転写面とが接触したことを検知する接触検知部と、
前記接触検知部が前記接着面と前記接着剤転写面との接触を検知した状態から、前記駆動部により前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させるとともに、前記塗布ノズルにより、前記接着面と前記接着剤転写面との間に、接着剤を供給させる制御部と、
を備える接着剤塗布装置。
（付記２）
前記接触検知部は、前記ハンド部のアーム部の撓みを検知するセンサを含む付記１に記載の接着剤塗布装置。
（付記３）
前記接着面へ転写された接着剤の量を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出量に基づいて前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断し、前記接着面に転写された接着剤の量が適正量ではないと判断したときに、前記接着面と前記接着剤転写面との離間距離を補正して再度前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる付記２に記載の接着剤塗布装置。
（付記４）
前記検出部は、前記接着面に転写された接着剤を撮影する撮像部であり、
前記制御部は、前記撮像部によって撮影された画像から前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断する付記３に記載の接着剤塗布装置。
（付記５）
接着対象部品の接着面を接着剤の塗布ノズルの上面である接着剤転写面に接触させる工程と、
前記接着面と前記接着剤転写面とが接触した状態から、前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる工程と、
前記所定量離間させた前記接着面と前記接着剤転写面との間に接着剤を供給する工程と、
前記接着面に前記接着剤転写面から接着剤が転写された前記接着対象部品を引き上げる工程と、
を含む接着剤塗布方法。
（付記６）
前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断し、前記接着面に転写された接着剤の量が適正量ではないと判断したときに、前記接着面と前記接着剤転写面との距離を補正して再度前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる付記５に記載の接着剤塗布方法。
（付記７）
前記接着面に転写された接着剤を撮影し、撮影された画像から前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断する付記６に記載の接着剤塗布方法。

１ 接着剤塗布装置
２ 塗布ノズル
２ａ 接着剤転写面
２ｂ 接着剤供給路
５ 外筒
５ａ 吸引経路
７ 接着対象部品
７ａ 接着面
８ ハンド部
９ アーム部
９ａ 上腕部
９ａ１ 第１ストレインゲージ
９ｂ 下腕部
９ｂ１ 第２ストレインゲージ
１０ 位置調整機構
１０ａ Ｘ軸用アクチュエータ
１０ｂ Ｙ軸用アクチュエータ
１０ｃ Ｚ軸用アクチュエータ
１１ アクチュエータコントローラ
１２ 荷重コントローラ
１３ カメラ
１４ 画像コントローラ
１５ 主コントローラ
２０ 接着剤

Claims (5)

1. 接着対象部品を把持するハンド部と、
   先端面を接着剤転写面とし、当該接着剤転写面に接着剤を供給する塗布ノズルと、
   前記接着対象部品の接着面と、前記接着剤転写面とを接触させる駆動部と、
   前記接着面と前記接着剤転写面とが接触したことを検知する接触検知部と、
   前記塗布ノズルの周囲に形成され、前記接着剤転写面からはみ出した接着剤を吸引する吸引経路と、
   前記接触検知部が前記接着面と前記接着剤転写面との接触を検知した状態から、前記駆動部により前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させるとともに、前記塗布ノズルにより、前記接着面と前記接着剤転写面との間に、接着剤を供給させる制御部と、
   を備える接着剤塗布装置。
2. 前記接触検知部は、前記ハンド部のアーム部の撓みを検知するセンサを含む請求項１に記載の接着剤塗布装置。
3. 前記接着面へ転写された接着剤の量を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出量に基づいて前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断し、前記接着面に転写された接着剤の量が適正量ではないと判断したときに、前記接着面と前記接着剤転写面との離間距離を補正して再度前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる請求項１又は２に記載の接着剤塗布装置。
4. 前記検出部は、前記接着面に転写された接着剤を撮影する撮像部であり、
   前記制御部は、前記撮像部によって撮影された画像から前記接着面に転写された接着剤の量が適正であるか否かを判断する請求項３に記載の接着剤塗布装置。
5. 接着対象部品の接着面を接着剤の塗布ノズルの上面である接着剤転写面に接触させる工程と、
   前記接着面と前記接着剤転写面とが接触した状態から、前記接着面と前記接着剤転写面とを所定量離間させる工程と、
   前記所定量離間させた前記接着面と前記接着剤転写面との間に接着剤を供給する工程と、
   前記接着面に前記接着剤転写面から接着剤が転写された前記接着対象部品を引き上げる工程と、
   前記塗布ノズルの周囲に形成された吸引経路内に前記接着剤転写面からはみ出した接着剤を吸引する工程と、
   を含む接着剤塗布方法。

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