JP6988767B2

JP6988767B2 - 塗布装置

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Publication number: JP6988767B2
Application number: JP2018209956A
Authority: JP
Inventors: 洋介岩井
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: JP2020075213A; US11596971B2; WO2020095653A1; CN112912182B; CN112912182A; US20220001416A1; EP3858493A1; EP3858493A4; KR102467828B1; KR20210063372A

Description

本開示は、塗布装置に関する。

特許文献１には、自動車のウインドガラスの周縁部にシーラーを塗布するためのシーラー塗布装置が開示されている。

特開２００４−２４３２１５号公報

前記シーラー塗布装置では、ウインドガラスが、水平面に沿って移動するベルトコンベアから鉛直方向に延びるワーク保持部によって、水平面に対して傾かないように保持されている。このため、このようなシーラー塗布装置においてウインドガラスの位置ずれを補正する場合、通常、ウインドガラスの水平面上の回転ずれ、あるいは、ウインドガラスの鉛直方向のずれについては考慮されるが、ウインドガラスの水平面に対する傾きついては考慮されない。

本開示は、塗布面が水平面に対して傾いていたとしても、塗布面の所定の位置に液体を正確に塗布可能な塗布装置を提供することを課題とする。

本開示の一例の塗布装置は、
塗布面を有する塗布対象物の前記塗布面の外周縁に設けられた塗布領域に鉛直方向から液体を吐出可能な吐出口と、前記吐出口と前記塗布領域との間の鉛直方向の距離を検出する変位センサとを有するディスペンサと、
前記ディスペンサを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御して、予め定められている塗布経路に沿って前記ディスペンサを移動させるディスペンサ移動制御部と、
前記変位センサにより検出された前記距離に基づいて、鉛直方向に交差する方向に延びる基準面に対する前記塗布面の傾きを検出する傾き検出部と、
前記傾き検出部により検出された前記塗布面の傾きに基づいて、前記塗布経路を補正する塗布経路補正部と
を備え、
前記ディスペンサ移動制御部は、前記塗布経路補正部により前記塗布経路が補正された場合、補正された前記塗布経路に沿って前記ディスペンサを移動させる。

前記塗布装置によれば、変位センサにより検出された距離に基づいて、鉛直方向に交差する方向に延びる基準面に対する塗布面の傾きを検出し、検出された塗布面の傾きに基づいて、塗布経路を補正する。このような構成により、例えば、塗布対象物が保持されておらず、塗布面が基準面に対して傾いていたとしても、塗布面の所定の位置（すなわち、塗布領域）に液体を正確に塗布可能な塗布装置を実現できる。

本開示の一実施形態の塗布装置を示すブロック図。基準塗布対象物の塗布経路を示す平面図。基準塗布対象物の側面図。塗布対象物の補正された塗布経路を示す平面図。塗布対象物の側面図。図１の塗布装置の塗布処理を説明するためのフローチャート。他の塗布対象物の平面図。図１の塗布装置の変形例を説明するための側面図。

以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

本開示の一実施形態の塗布装置１は、図１に示すように、ディスペンサ１０と、ディスペンサ１０を駆動可能な駆動装置２０と、ディスペンサ１０および駆動装置２０を制御する制御装置３０とを備えている。

ディスペンサ１０は、図１に示すように、ノズル１１と変位センサ１２とを有している。ノズル１１は、図２および図３に示すように、塗布対象物１００の塗布面１０１の外周縁に設けられた塗布領域１０２に鉛直方向Ｚから液体を吐出可能な吐出口１１１を有している。また、変位センサ１２は、図３に示すように、吐出口１１１と塗布面１０１の塗布領域１０２との間の鉛直方向Ｚの距離Ｄを検出する。なお、図２および図３には、略矩形の塗布面１０１が、水平面ＸＹに沿って配置されている板状の塗布対象物１００を示している。

なお、ディスペンサ１０は、例えば、吐出口１１１から吐出される液体として任意の粘度（Ｐａ・ｓ）の液体材料（例えば、粘度が０．００１よりも小さいアルコールあるいは粘度が１００を超えるクリーム半田）を用いることができるエアーパルス式ディスペンサである。このディスペンサ１０では、ノズル１１を鉛直方向に対して傾けると、吐出口１１１から吐出される液体の吐出量にバラツキが生じ易くなる。このバラツキは、液体の粘度が小さくなるに従って顕著になる。このため、ノズル１１を鉛直方向Ｚに沿って配置して、塗布領域１０２に鉛直方向Ｚから液体を吐出可能に吐出口１１１を配置している。

駆動装置２０は、例えば、ロボットであり、吐出口１１１から鉛直方向Ｚに液体を吐出可能な状態でディスペンサ１０を保持して、水平方向Ｘ、Ｙ（図２参照）および鉛直方向Ｚ（図３参照）に移動可能に構成されている。

制御装置３０は、演算等を行うＣＰＵ、ディスペンサ１０および駆動装置２０の制御に必要なプログラムあるいはデータを記憶しておくＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶媒体と、外部装置（図示せず）との間で信号の入出力を行うインターフェース部とで構成されている。この制御装置３０は、図１に示すように、ディスペンサ移動制御部３１と、傾き検出部３２と、塗布経路補正部３３とを有している。なお、ディスペンサ移動制御部３１、傾き検出部３２および塗布経路補正部３３の各部は、制御装置３０のＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現される機能である。

ディスペンサ移動制御部３１は、塗布対象物１００毎に予め定められる塗布経路Ｒ１に沿ってディスペンサ１０を移動させる。また、後述するように塗布経路補正部３３により塗布経路Ｒ１が補正された場合、補正された塗布経路Ｒ２（図４参照）に沿ってディスペンサ１０を移動させる。

傾き検出部３２は、変位センサ１２により検出された距離Ｄに基づいて、鉛直方向Ｚに交差する方向に延びる基準面Ｐ（この実施形態では、水平面）に対する塗布面１０１の傾きθ（図５参照）を検出する。詳しくは、傾き検出部３２は、基準塗布対象物１００の塗布面１０１の外周縁でかつ塗布経路Ｒ１上の予め設定された少なくとも３カ所（例えば、図２に示すＡ点、Ｂ点およびＣ点）で予め検出された基準距離Ｄ１と、塗布対象物１００の塗布面１０１の外周縁でかつ塗布経路Ｒ１上の予め設定された少なくとも３カ所（すなわち、図４に示すＡ点、Ｂ点およびＣ点）で検出された距離Ｄ２とに基づいて、塗布面１０１上をＸ方向に延びる回転軸１１０まわりの傾きθを検出する。この実施形態では、図２および図３に示す塗布対象物１００（すなわち、塗布面１０１が水平に配置された塗布対象物１００）を基準塗布対象物１００としている。なお、基準距離Ｄ１および距離Ｄ２は、鉛直方向Ｚにおいて、吐出口１１１が基準面Ｐに対して同じ位置にある状態で検出された距離Ｄである。また、基準面Ｐは、水平面に限らず、基準塗布対象物１００の位置および姿勢などに応じて設定される。

塗布経路補正部３３は、傾き検出部３２により検出された塗布面１０１の傾きθに基づいて、塗布経路Ｒ１を補正する。例えば、塗布面１０１が回転軸１１０まわりに角度θ傾いている場合、図４および図５に示すように、液体の吐出方向である鉛直方向Ｚから見た塗布面１０１は、Ｙ方向に△Ｌ×２だけ小さくなる。このため、塗布経路補正部３３は、傾き検出部３２により検出された塗布面１０１の傾きθに応じて塗布経路Ｒ１のＹ方向の長さを補正して、塗布経路Ｒ２を作成する。

また、塗布装置１は、塗布対象物１００の位置および姿勢を検出する画像センサ４０を備えている。この画像センサ４０により検出された基準塗布対象物１００の位置および姿勢に基づいて、制御装置３０によって塗布経路Ｒ１が設定される。

次に、図６を参照して、塗布装置１を用いた塗布処理を説明する。なお、以下に説明する処理は、制御装置３０が所定のプログラムを実行することで実施される。

図６に示すように、まず、ディスペンサ移動制御部３１が、画像センサ４０により検出された基準塗布対象物１００の位置および姿勢から予め設定された塗布経路Ｒ１に沿って、ディスペンサ１０を移動させる。そして、変位センサ１２が、塗布面１０１の外周縁でかつ塗布経路Ｒ１上の予め設定された少なくとも３カ所で、吐出口１１１と塗布面１０１との間の鉛直方向Ｚにおける距離Ｄ２を検出する（ステップＳ１）。

距離Ｄ２が検出されると、傾き検出部３２が、検出された距離Ｄ２と予め設定された基準距離Ｄ１とに基づいて、塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きθを検出する（ステップＳ２）。そして、制御装置３０は、傾き検出部３２により塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きθが検出されたか否かに基づいて、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いているか否かを判定する（ステップＳ３）。

塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていると判定されると、塗布経路補正部３３が、検出された塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きθに基づいて、塗布経路Ｒ１を補正する（ステップＳ４）。そして、ディスペンサ移動制御部３１が、補正された塗布経路Ｒ２に沿ってディスペンサ１０を移動させる（ステップＳ５）。一方、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていないと判定されると、ディスペンサ移動制御部３１は、塗布経路Ｒ１に沿ってディスペンサ１０を移動させる（ステップＳ６）。

ステップＳ６およびステップＳ７において、ディスペンサ１０が塗布経路Ｒ１、Ｒ２を移動しているとき、制御装置３０は、ディスペンサ１０を制御して、ノズル１１の吐出口１１１から液体を塗布領域１０２に向かって吐出させる。そして、塗布領域１０２への液体の塗布が完了すると、塗布処理を終了する。

塗布装置１によれば、変位センサ１２により検出された距離Ｄに基づいて、鉛直方向Ｚに交差する方向に延びる基準面Ｐに対する塗布面１０１の傾きθを検出し、検出された塗布面１０１の傾きθに基づいて、塗布経路Ｒ１を補正する。このような構成により、例えば、塗布対象物１００が保持されておらず、塗布面１０１が基準面に対して傾いていたとしても、塗布面１０１の所定の位置（すなわち、塗布領域１０２）に液体を正確に塗布可能な塗布装置１を実現できる。

また、傾き検出部３２は、塗布面１０１の外周縁でかつ塗布経路Ｒ１、Ｒ２上の少なくとも３カ所で検出された距離Ｄ１、Ｄ２に基づいて、塗布面１０１の傾きを検出する。このような構成により、塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きθをより正確に検出することができる。

なお、傾き検出部３２により距離Ｄ１、Ｄ２が検出される塗布経路Ｒ１、Ｒ２上のカ所は、２カ所であってもよいし、塗布面１０１の外周縁でなくてもよい。

図７に示すように、塗布面１０１は、略矩形状に限らず、任意の形状であってもよい。また、塗布領域１０２は、塗布面１０１の外周縁に限らず、任意に設定することができる。

ディスペンサ移動制御部３１は、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いている場合、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていない場合とは異なる速度でディスペンサ１０を移動させるように構成することができる。例えば、ノズル１１から吐出される液体の吐出量が一定であり、基準面Ｐが水平面であり、塗布面１０１が水平面に対して傾いている場合、塗布面１０１が水平である場合よりも小さい速度でディスペンサ１０を移動させる。詳しくは、塗布面１０１が水平である倍のディスペンサ１０の移動速度をＶとし、塗布面１０１が水平面に対して角度θ傾いているとすると、ディスペンサ移動制御部３１は、ＶCosθの速度でディスペンサ１０を移動させる。これにより、塗布対象物１００の補正された塗布経路Ｒ２上に、基準塗布対象物１００の塗布経路Ｒ１に沿って吐出された液体により形成される基準線と略同じ幅の線を形成することができる。

また、ディスペンサ移動制御部３１は、傾き検出部３２により検出された塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きが閾値以上のときに、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていない場合とは異なる速度でディスペンサ１０を移動させるように構成することができる。これにより、塗布処理を簡単にして、塗布処理を行うときの制御装置３０に対する負荷を軽減することができる。なお、閾値は、例えば、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていたとしても、塗布面１０１が基準面Ｐに対して傾いていない場合と略同じ塗布軌跡を描くことができるか否かの観点から決定される。

また、ディスペンサ移動制御部３１は、塗布面１０１が水平面に対して角度θ傾いているとすると、鉛直方向Ｚにおいて塗布面１０１から基準距離Ｄ１／Cosθ離れた位置に吐出口１１１が位置するように、補正された塗布経路Ｒ２に沿ってディスペンサ１０移動させるように構成することができる。これにより、塗布対象物１００の塗布経路Ｒ２上に、基準塗布対象物１００の塗布経路Ｒ１上に吐出された液体により形成される基準線と略同じ幅の線を形成することができる。

塗布装置１は、基準面Ｐに対する塗布面１０１の傾きθに対するずれのみならず、水平面上の回転ずれ、および、鉛直方向のずれを補正することができるように構成することができる。なお、水平面上の回転ずれ、および、鉛直方向のずれについては、例えば、画像センサ４０により検出された基準塗布対象物１００の位置および姿勢を基準位置および基準姿勢として設定しておき、この基準位置および基準姿勢と、画像センサ４０により検出された塗布対象物１００の位置および姿勢とに基づいて検出することができる。

以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。

本開示の第１態様の塗布装置１は、
塗布面１０１を有する塗布対象物１００の前記塗布面１０１に設けられた塗布領域１０２に鉛直方向Ｚから液体を吐出可能な吐出口１１１と、前記吐出口１１１と前記塗布領域１０２との間の鉛直方向Ｚの距離Ｄ１、Ｄ２を検出する変位センサ１２とを有するディスペンサ１０と、
前記ディスペンサ１０を駆動する駆動装置２０と、
前記駆動装置２０を制御して、予め定められている塗布経路Ｒ１に沿って前記ディスペンサ１０を移動させるディスペンサ移動制御部３１と、
前記変位センサ１２により検出された前記距離Ｄ１、Ｄ２に基づいて、鉛直方向Ｚに交差する方向に延びる基準面Ｐに対する前記塗布面１０１の傾きを検出する傾き検出部３２と、
前記傾き検出部３２により検出された前記塗布面１０１の傾きに基づいて、前記塗布経路Ｒ１を補正する塗布経路補正部３３と
を備え、
前記ディスペンサ移動制御部３１は、前記塗布経路補正部３３により前記塗布経路Ｒ１が補正された場合、補正された前記塗布経路Ｒ２に沿って前記ディスペンサ１０を移動させる。

第１態様の塗布装置１によれば、変位センサ１２により検出された距離Ｄに基づいて、鉛直方向Ｚに交差する方向に延びる基準面Ｐに対する塗布面１０１の傾きθを検出し、検出された塗布面１０１の傾きθに基づいて、塗布経路Ｒ１を補正する。このような構成により、例えば、塗布対象物１００が保持されておらず、塗布面１０１が基準面に対して傾いていたとしても、塗布面１０１の所定の位置（すなわち、塗布領域１０２）に液体を正確に塗布可能な塗布装置１を実現できる。

本開示の第２態様の塗布装置１は、
前記傾き検出部３２は、
前記塗布面１０１の外周縁かつ前記塗布経路Ｒ１、Ｒ２上の少なくとも３カ所で検出された前記距離Ｄ１、Ｄ２に基づいて、前記塗布面１０１の傾きを検出する。

第２態様の塗布装置１によれば、塗布面１０１の基準面Ｐに対する傾きθをより正確に検出することができる。

本開示の第３態様の塗布装置１は、
前記ディスペンサ移動制御部３１は、
前記塗布面１０１が前記基準面Ｐに対して傾いている場合、前記塗布面１０１が前記基準面Ｐに対して傾いていない場合とは異なる速度で前記ディスペンサ１０を移動させる。

第３態様の塗布装置１によれば、塗布対象物１００の補正された塗布経路Ｒ２上に、基準塗布対象物１００の塗布経路Ｒ１に沿って吐出された液体により形成される基準線と略同じ幅の線を形成することができる。

本開示の第４態様の塗布装置１は、
前記傾き検出部３２により検出された前記塗布面１０１の前記基準面Ｐに対する傾きが閾値以上のときに、前記塗布面１０１が前記基準面Ｐに対して傾いていない場合とは異なる速度で前記ディスペンサ１０を移動させる。

第４態様の塗布装置１によれば、塗布処理を簡単にして、塗布処理を行うときの制御装置３０に対する負荷を軽減することができる。

本開示の第５態様の塗布装置１は、
前記ディスペンサ移動制御部３１は、
前記基準面Ｐが水平面であり、前記塗布面１０１が水平面に対して傾いている場合、前記塗布面１０１が水平である場合よりも小さい速度で前記ディスペンサ１０を移動させる。

第５態様の塗布装置１によれば、塗布対象物１００の補正された塗布経路Ｒ２上に、基準塗布対象物１００の塗布経路Ｒ１に沿って吐出された液体により形成される基準線と略同じ幅の線を形成することができる。

なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本開示の塗布装置は、例えば、ウインドガラスへのシーラーの塗布に用いることができる。

１塗布装置
１０ディスペンサ
１１ノズル
１１１吐出口
１２変位センサ
２０駆動装置
３０制御装置
３１ディスペンサ移動制御部
３２傾き検出部
３３塗布経路補正部
４０画像センサ
１００塗布対象物
１０１塗布面
１０２塗布領域
１１０回転軸
Ｒ１、Ｒ２塗布経路
Ｐ基準面

Claims

塗布面を有する塗布対象物の前記塗布面に設けられた塗布領域に鉛直方向から液体を吐出可能な吐出口と、前記吐出口と前記塗布領域との間の鉛直方向の距離を検出する変位センサとを有するディスペンサと、
前記ディスペンサを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御して、予め定められている塗布経路に沿って前記ディスペンサを移動させるディスペンサ移動制御部と、
前記変位センサにより検出された前記距離に基づいて、鉛直方向に交差する方向に延びる基準面に対する前記塗布面の傾きを検出する傾き検出部と、
前記傾き検出部により検出された前記塗布面の傾きに基づいて、前記塗布経路を補正する塗布経路補正部と
を備え、
前記ディスペンサ移動制御部は、前記塗布経路補正部により前記塗布経路が補正された場合、補正された前記塗布経路に沿って前記ディスペンサを移動させる、塗布装置。
前記傾き検出部は、
前記塗布面の外周縁かつ前記塗布経路上の少なくとも３カ所で検出された前記距離に基づいて、前記塗布面の傾きを検出する、請求項１の塗布装置。
前記ディスペンサ移動制御部は、
前記塗布面が前記基準面に対して傾いている場合、前記塗布面が前記基準面に対して傾いていない場合とは異なる速度で前記ディスペンサを移動させる、請求項１または２の塗布装置。
前記傾き検出部により検出された前記塗布面の前記基準面に対する傾きが閾値以上のときに、前記塗布面が前記基準面に対して傾いていない場合とは異なる速度で前記ディスペンサを移動させる、請求項３の塗布装置。
前記ディスペンサ移動制御部は、
前記基準面が水平面であり、前記塗布面が水平面に対して傾いている場合、前記塗布面が水平である場合よりも小さい速度で前記ディスペンサを移動させる、請求項３または４の塗布装置。