JP7342315B2 - 塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗工装置に関するものである。

フィルム、金属箔などの長尺状のウエブに塗工液を塗工する場合には、定量ポンプからダイに塗工液を供給し、このダイからウエブに塗工液を塗工している。このダイに塗工液を供給する定量ポンプとしては、例えば回転容積式一軸偏心ネジポンプ（以下、単に「ネジポンプ」という）が用いられている。

特開２０１０－２４８９７８号公報

上記ネジポンプは、塗工液などの流体を単位時間当たり一定量供給することはできるが、この供給される流体に関して異物が混じったり粘度が変化した場合にそれを検出する機構を有していないという問題点があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、定量ポンプで送られる流体に粘度が変化したり異物が混じったりしたのを監視できる塗工装置を提供する。

本発明は、定量ポンプ駆動装置を有する塗工液の塗工装置であって、前記定量ポンプ駆動装置は、単位時間当たり一定量の塗工液を供給する回転容積式一軸偏心ネジポンプである定量ポンプと、ポンプモータと、前記ポンプモータに連結された減速装置と、前記減速装置の駆動軸と前記定量ポンプの入力軸を連結して、前記駆動軸と前記入力軸の捩り角を監視用トルク値として検出し、検出した前記監視用トルク値を、前記塗工液の粘度として時系列に出力する監視用トルク計と、を有し、前記定量ポンプから前記塗工液が供給され、かつ、搬送されるウエブに前記塗工液を塗工する塗工部を有する、塗工装置である。

本発明によれば、監視用トルク計が出力した監視用トルク値から、流体の粘度が変化したり、流体に異物が混ざっていたりすることを監視できる。

本発明の一実施形態を示す塗工装置の説明図である。 定量ポンプ制御装置の説明図である。 定量ポンプの縦断面図である。 監視用トルク計で計測した監視用トルク値の時系列の変化を示すグラフである。

本発明の一実施形態の定量ポンプ駆動装置５０とそれを用いた塗工装置１０について図１～図４を参照して説明する。本実施形態においては、塗工装置１０は、例えばフィルム、二次電池などに用いられる金属箔などの長尺状のウエブＷに塗工液を塗工するものであり、定量ポンプ駆動装置５０は塗工液を流体として供給するものである。

（１）塗工装置１０
塗工装置１０について図１を参照して説明する。塗工装置１０は、水平に配されたダイ１２と、ダイ１２の側方に配されたバックアップロール１４とを有している。

ダイ１２は、上本体１６と下本体１８とよりなり、上本体１６の前部縦断面は三角形に形成され、下本体１８の前部縦断面も三角形に形成され、上本体１６と下本体１８を組み合わせた場合に嘴状に前部ほど細くなる形状となっている。上本体１６と下本体１８の平面形状は長方形である、左右方向（幅方向）の長さは、ウエブＷより長く形成されている。下本体１８には、左右方向に液溜め部２０が形成されている。上本体１６と下本体１８とを不図示のシムを介して取り付けた場合に、液溜め部２０から前端部に向かって液通路２２が形成され、液通路２２の前端部の幅方向にスリット状となった吐出口２４が形成されている。下本体１８における液溜め部２０には、塗工液を供給するための供給口２６が設けられている。液溜め部２０の内部には、塗工液の液圧を検出するための液圧センサ３４が設けられている。

バックアップロール１４は、ダイ１２の吐出口２４の近傍に配され、図１においてはウエブＷを下から上に抱きかかえて搬送する。このバックアップロール１４は、主モータ２８によってウエブＷの搬送速度に合わせて回転する。

また、塗工装置１０は、塗工液を溜めるための液タンク３０と、液タンク３０からの塗工液をダイ１２の供給口２６に、単位時間当たり一定量供給する定量ポンプ５２とを有している。

さらに、塗工装置１０は、装置全体を制御するためのコンピュータよりなる制御部３２を有している。制御部３２には、定量ポンプ５２、液圧センサ３４、主モータ２８が接続されている。

（２）定量ポンプ駆動装置５０
次に、定量ポンプ駆動装置５０について図２と図３を参照して説明する。

定量ポンプ駆動装置５０は、定量ポンプ５２、ポンプモータ５４、減速装置５６、監視用トルク計５８を有している。

ポンプモータ５４は、例えばサーボモータよりなり回転速度とトルクを制御することができる。減速装置５６は、ポンプモータ５４の回転速度を減速させ、駆動軸６０から出力する。監視用トルク計５８の一方は、この駆動軸６０に取り付けられ、他方は定量ポンプ５２の入力軸６８に取り付けられている。

（３）定量ポンプ５２
次に、定量ポンプ５２について図３を参照して説明する。定量ポンプ５２は、回転容積式一軸偏心ネジポンプ（例えば、モーノポンプ（登録商標））であり、無脈動、単位時間当たり一定量の供給が可能なポンプである。この定量ポンプ５２は、雄ネジからなるロータ６２と、雌ネジからなるステータ６４を有し、ステータ６４の中にロータ６２が差し込まれ、その隙間にキャビティ６６という独立した一連の密閉空間が形成されている。

監視用トルク計５８に接続され、減速装置５６の回転力によって回転する入力軸６８と、ロータ６２の基部とは、偏心回転部７０で接続されている。偏心回転部７０は、連結軸７２と、ロータ６２の基部に設けられた連結体７４と、入力軸６８の先端に設けられた連結体７６と、連結体７４と連結体７６とを連結する連結軸７２よりなる。この偏心回転部７０は、入力軸６８に対しロータ６２を偏心回転させることができる。連結軸７２としては、例えばカップリングロッドやスクリューロッドなどによって構成されている。また、連結体７４，７６は、例えばユニバーサルジョイントなどによって構成されている。

入力軸６８は、ケーシング７８に対しベアリング８０によって回転自在に支持されている。ケーシング７８の上部には塗工液が供給される供給口８２が設けられ、その内部には液収納空間８４が形成されている。液収納空間８４とベアリング８０との間には、塗工液が外部に漏れるのを防止するためのメカニカルシールやグランドパッキンなどからなる軸封装置８６が設けられている。そして、この液収納空間８４内部に偏心回転部７０が収納されている。

供給口８２から供給された塗工液は、液収納空間８４を通ってロータ６２の回転によって複数のキャビティ６６に順番に送られる。送られた塗工液は、最後にステータ６４の先端にある吐出口８８から塗工液を吐出する。

この場合に、ロータ６２がステータ６４内部で回転することにより、高粘度の塗工液を吸い込み強い吸収力を発生させながら、新しいキャビティ６６が次々と生み出され、吐出口８８側へと移動していく。すなわち、液収納空間８４からキャビティ６６内に吸い込まれた塗工液は、ポンプモータ５４の回転速度が一定であれば、密閉された空間（キャビティ６６）毎に前へ前へと連続移送される。キャビティ６６の断面積は、ロータ６２の位置に係わらず、どの瞬間でも一定であるため、吐出される塗工液の量が常に一定になり、単位時間当たりの吐出量はロータ６２（ポンプモータ５４）の回転速度に正比例する。

（４）定量ポンプ駆動装置５０の監視機構
次に、定量ポンプ駆動装置５０の監視用トルク計５８による監視機構について説明する。上記のような定量ポンプ５２は塗工液を単位時間当たり一定量で吐出できる。そのため、塗工液に多少の粘度の変化があっても、確実に単位時間当たり一定量の塗工液をダイ１２に供給できる。

ダイ１２で塗工液をウエブＷに塗工する場合には、塗工液の粘度は非常に重要であり、塗工厚さを均一にするためには、粘度をできるだけ一定にし、又、異物の混入がない必要がある。しかし、塗工作業中にこの塗工液の粘度の変化を測定することは従来困難であった。

そこで本発明者は、実験を重ねることにより、塗工液の粘度が変化したり、又、異物が混入したりした場合には、定量ポンプ５２の入力軸６８の監視用トルク値（減速装置５６の駆動軸６０と定量ポンプ５２の入力軸６８との捩り角）が変化することを発見した。

図４は、その実験によって得られたグラフであり、縦軸が監視用トルク値Ｔ、横軸が時間ｔである。この場合に、塗工液の粘度がほぼ一定で、異物の混入がない場合には、監視用トルク値は基本トルク範囲内に納まっているが、塗工液の粘度が当初の粘度よりも高い粘度になったり、低い粘度になったり、異物の混入があると、この基準トルク範囲よりも外に監視用トルク値が振れている。なお、ポンプモータ５４は、サーボモータを用いているため、トルク値を制御することができるが、減速装置５６が設けられているため、減速装置５６の駆動軸６０が、そのサーボモータの監視用トルク値と定量ポンプ５２の入力軸６８の監視用トルク値とは一致しないため、監視用トルク計５８が必要となる。

以上により本実施形態の定量ポンプ駆動装置５０の監視用トルク計５８は、減速装置５６の駆動軸６０と定量ポンプ５２の入力軸６８との捩り角を監視用トルク値として時系列に制御部３２に出力する。そして、制御部３２では、その監視用トルク値をモニターやプリンタで出力する。作業員はその監視用トルク値の出力を見て現在の塗工液の粘度と異物の混入を確認できる。

制御部３２は、監視用トルク計５８からの監視用トルク値を出力する方法として、モニターやプリンタ以外に、その監視用トルク値が基準トルク範囲外になった場合に、第１アラームを鳴らして作業員に警告する。

また、制御部３２は、液圧センサ３４が設けられているため、液溜め部２０内の塗工液の液圧が、基準液圧範囲より高くなったり、低くなったりした場合に、第１アラームとは異なる第２アラームを鳴らして、作業員に警告する。

さらに、制御部３２は、監視用トルク値が基準トルク範囲外であり、かつ、液圧が基準液圧範囲外であるときには、第１アラームと第２アラームとは異なる第３のアラームを鳴らして、作業員に警告する。

（５）効果
本実施形態によれば、ダイ１２に供給される塗工液の液圧が変化したり異物が混入したりするのを、監視用トルク計５８からの監視用トルク値の出力により作業員は確認できる。

また、監視用トルク計５８の監視用トルク値が基準トルク範囲外になった場合には、第１のアラームによって作業員は知ることができる。

また、ダイ１２の液溜め部２０内の液圧が基準液圧範囲外になった場合には、第２のアラームによって作業員は知ることができる。

さらに、監視用トルク値が基準トルク範囲外になり、かつ、液圧が基準液圧範囲外になって、塗工液により異常が発生していることが高いときには第３のアラームによって作業員は知ることができる。

なお、第１、第２、第３のアラームについては、基準液圧範囲外の値は電気的（タッチパネルなど）に設定することが可能であり、様々な塗工液に対応できる。

変更例

上記実施形態では、定量ポンプ５２として回転容積式一軸偏心ネジポンプを用いたが、これに代えて歯車の歯の噛み合わせ部分を使って流体を供給する歯車ポンプ（ギアポンプ）を用いてもよい。

また、上記実施形態では、塗工部としてダイ１２を用いたが、これ以外の塗工手段を用いてもよい。

また、上記実施形態では、塗工装置に用いられる定量ポンプに監視用トルク計５８を用いたが、これに限らず、定量ポンプを用いて流体を供給する装置に本発明を適用してもよい。例えば、食品加工装置、薬供給装置などである。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行う ことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・塗工装置、１２・・・ダイ、２０・・・液溜め部、３２・・・制御部、３４・・・液圧センサ、５０・・・定量ポンプ駆動装置、５２・・・定量ポンプ、５４・・・ポンプモータ、５６・・・減速装置、５８・・・監視用トルク計、６０・・・駆動軸、６２・・・ロータ、６４・・・ステータ、６８・・・入力軸

Claims (7)

1. 定量ポンプ駆動装置を有する塗工液の塗工装置であって、
   前記定量ポンプ駆動装置は、
   単位時間当たり一定量の塗工液を供給する回転容積式一軸偏心ネジポンプである定量ポンプと、
   ポンプモータと、
   前記ポンプモータに連結された減速装置と、
   前記減速装置の駆動軸と前記定量ポンプの入力軸を連結して、前記駆動軸と前記入力軸の捩り角を監視用トルク値として検出し、検出した前記監視用トルク値を、前記塗工液の粘度として時系列に出力する監視用トルク計と、
   を有し、
   前記定量ポンプから前記塗工液が供給され、かつ、搬送されるウエブに前記塗工液を塗工する塗工部を有する、
   塗工装置。
2. 前記塗工部は、ダイであって、
   前記ダイの内部に液溜め部が設けられ、
   前記塗工液を前記定量ポンプから前記液溜め部に供給する供給口が前記ダイに設けられ、
   前記液溜め部から液通路を通り、前記塗工液を前記ウエブに吐出する吐出口が前記ダイに設けられている、
   請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記監視用トルク計が検出した前記監視用トルク値が基準トルク範囲外のときに第１警告を報知する制御部を有する、
   請求項２に記載の塗工装置。
4. 前記液溜め部に前記塗工液の液圧を検出し、検出した前記液圧を時系列に出力する液圧センサを有する、
   請求項３に記載の塗工装置。
5. 前記制御部は、前記液圧センサが検出した前記液圧が基準液圧範囲外のときに第２警告を報知する、
   請求項４に記載の塗工装置。
6. 前記制御部は、前記監視用トルク計が検出した前記監視用トルク値が前記基準トルク範囲外で、かつ、前記液圧センサが検出した前記液圧が前記基準液圧範囲外のときに第３警告を報知する、
   請求項５に記載の塗工装置。
7. 前記ポンプモータは、サーボモータである、
   請求項１に記載の塗工装置。

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