JP2012081378A

JP2012081378A - ホットメルト塗布装置

Info

Publication number: JP2012081378A
Application number: JP2010227221A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inamura; 浩稲村; Makoto Kamaike; 誠蒲池; Kiyoshi Hiraishi; 潔平石
Original assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】比較的少量のホットメルト剤を対象物に塗布する場合でも、糸ひきや接着不良のない高品質の塗布を行うことができるホットメルト塗布方法およびその装置を提供する。
【解決手段】ホットメルト剤を加熱して溶融させ、基板９０１、９０２のホットメルト剤８００を塗布する塗布箇所を予備加熱し、基板９０１、９０２の予備加熱された塗布箇所に対して、加熱溶融されたホットメルト剤をノズル１５１から吐出させる。ノズルから吐出させて基板に塗布するホットメルト剤８００の量、基板９０１、９０２の種類、及びホットメルト剤８００の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更してもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を加熱して溶融させノズルから吐出させることにより対象物上に塗布するホットメルト塗布方法およびその装置に関するものである。

従来、この種のホットメルト塗布装置として、溶融したホットメルト剤を蓄えるタンクと、このタンク内のホットメルト剤を加熱する内部加熱ヒータと、この内部加熱ヒータにより溶融したホットメルト剤をノズルに供給するポンプとを備えた装置が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来のホットメルト塗布装置では、比較的少量のホットメルト剤をノズルから吐出させ対象物に塗布する場合、付着したホットメルト剤の熱が対象物に奪われ、ノズルからの吐出が終わってノズルを離すときに糸ひきが発生したり、ホットメルト剤と対象物との間の接着不良が発生したりおそれがある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、比較的少量のホットメルト剤を対象物に塗布する場合でも、糸ひきや接着不良のない高品質の塗布を行うことができるホットメルト塗布方法およびその装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を加熱し、該加熱によって溶融したホットメルト剤をノズルから吐出させて対象物に塗布するホットメルト塗布方法であって、前記ホットメルト剤を加熱して溶融させ、前記対象物の前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所を予備加熱し、前記対象物の予備加熱された前記塗布箇所に対して、前記加熱溶融されたホットメルト剤を、前記ノズルから吐出させることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のホットメルト塗布方法において、前記対象物に対する前記ホットメルト剤の付着を制御するためのホットメルト制御データを記憶媒体から読み出し、前記記憶媒体から読み出した前記ホットメルト制御データに基づいて、前記対象物に対する前記ノズルの相対的な移動と、前記ノズルからの前記ホットメルト剤の吐出と、前記ホットメルト剤の塗布前の予備加熱とを制御することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のホットメルト塗布方法において、前記ノズルから吐出させて前記対象物に塗布する前記ホットメルト剤の量、前記対象物の種類、及び前記ホットメルト剤の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を加熱し、該加熱によって溶融したホットメルト剤をノズルから吐出させて対象物に塗布するホットメルト塗布装置であって、前記ホットメルト剤を加熱して溶融させる加熱手段と、前記対象物の前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所を予備加熱する予備加熱手段と、前記対象物を支持する対象物支持手段と、前記対象物支持手段に支持された対象物における前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所に前記ノズルを対向させるように、前記対象物に対して前記ノズルを相対的に移動させる相対移動手段と、前記対象物の予備加熱された前記塗布箇所に対して、前記加熱溶融されたホットメルト剤を、前記ノズルから吐出させる吐出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のホットメルト塗布装置において、前記対象物に対する前記ホットメルト剤の付着を制御するためのホットメルト制御データを記憶媒体から読み出すデータ読み出し手段と、前記記憶媒体から読み出した前記ホットメルト制御データに基づいて、前記相対移動手段による前記対象物に対する前記ノズルの相対的な移動と、前記吐出手段による前記ノズルからの前記ホットメルト剤の吐出と、前記ホットメルト剤の塗布前の予備加熱とを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４又は５のホットメルト塗布装置において、前記ノズルから吐出させて前記対象物に塗布する前記ホットメルト剤の量、前記対象物の種類、及び前記ホットメルト剤の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更することを特徴とするものである。

本発明によれば、対象物の塗布箇所にホットメルト剤を塗布する前に、その塗布箇所を予備加熱して塗布箇所の温度を高めておくことにより、その後、予備加熱された塗布箇所に対して加熱溶融されたホットメルト剤をノズルから吐出させて塗布したときに、塗布したホットメルト剤から対象物側に逃げる熱量を抑制することができる。従って、比較的少量のホットメルト剤を対象物に塗布する場合でも、ノズルを対象物から離すときにホットメルト剤の温度低下による糸ひきが発生しにくくなるとともに、ホットメルト剤の温度低下によるホットメルト剤と対象物との間の接着不良を防止することができる。このように比較的少量のホットメルト剤を対象物に塗布する場合でも、糸ひきや接着不良のない高品質の塗布を行うことができる。

本発明の実施形態に係るホットメルト塗布ロボットの概略構成を示す正面図。基板がセットされたワーク保持部の平面図。塗布ヘッドユニットの一構成例を示す拡大正面図。同塗布ヘッドユニットのホットメルト剤加熱収容部の構成および加圧・吸引機構の説明図。（ａ）はホットメルト塗布時におけるホットメルト剤加熱収容部の内部の様子を示す断面図。（ｂ）は待機時におけるホットメルト剤加熱収容部の内部の様子を示す縦断面図。ノズルヘッド部の縦断面図。ホットメルト塗布ロボットの制御系の主要部を示すブロック図。ホットメルト塗布ロボットによるホットメルト剤の塗布動作の一例を示すフローチャート。（ａ）〜（ｃ）はホットメルト剤の点塗布の様子を示す説明図。（ａ）〜（ｄ）はホットメルト剤の線塗布の様子を示す説明図。

以下、本発明をホットメルト塗布装置としてのホットメルト塗布ロボットに適用した実施形態について説明する。本実施形態のホットメルト塗布ロボットは、電気回路が形成された塗布対象物としてのプリント基板（以下「基板」という。）の所定の塗布箇所に熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を塗布するものである。

本実施形態におけるホットメルト剤としては、例えば、軟化点が８０°Ｃ〜１１０°ＣであるＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合物）系の樹脂や、軟化点が１００°Ｃ〜１５０°ＣであるＰＯ（ポリオレフィン）系の樹脂、軟化点が１２０°Ｃ〜１６０°ＣであるＰＰ（ポリプロピレン）系の樹脂、軟化点が１４０°Ｃ〜１７０°ＣであるＰＡ（ポリアミド）系、および軟化点が１００°Ｃ〜１１０°ＣであるＳＲ（合成ゴム）系の樹脂などを用いることができる。なお、ここに挙げた「軟化点」は、環球法（Ｒ＆Ｂ法）で測定された軟化点である。

図１は本実施形態に係るホットメルト塗布ロボットの概略構成を示す正面図である。なお、図１には、後で参照する座標軸も図示されている。本実施形態のホットメルト塗布ロボットは、塗布対象物の基板９０１、９０２がセットされる対象物支持手段として左右１組のワーク保持部２１０、２２０が作業台２００ａ上に設けられた装置本体２００と、制御ユニット３００とを備えている。装置本体２００は、その装置本体２００の両側部に取り付けられたスタンド部材２３０、２４０と、そのスタンド部材２３０、２４０の間に架け渡すように取り付けられたＸ軸ガイド部材２５０と、Ｘ軸ガイド部材２５０に対してＸ軸方向（図中の左右方向）に移動可能に図中奥側が取り付けれた塗布ヘッドユニット駆動部２６０とを備えている。また、塗布ヘッドユニット駆動部２６０の下端部には、Ｚ軸方向に昇降可能な昇降軸部２６１が設けられ、その昇降軸部２６１の下端部に、塗布ヘッドユニット１００が取り付けられている。

装置本体２００の作業台２００ａの中央部には、Ｙ軸方向（図中の前後方向)に延びた２本のガイドレール２０１、２０２が形成され、そのガイドレール２０１、２０２それぞれに沿って可動ブラケット２０３、２０４がＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。可動ブラケット２０３、２０４の上端には連結板２０５を介してワーク保持テーブル２０６が取り付けられ、そのワーク保持テーブル２０６上に左右１組のワーク保持部２１０、２２０が設けられている。図２に示すように、各ワーク保持部２１０、２２０は、基板の４つの角部それぞれにおいて基板の側面から支持する側面支持スタンド２０７と基板の下面から支持する下面支持スタンド２０８とを備えている。ワーク保持部２１０、２２０には、基板の互いに異なる２つの面（表面および裏面）が上向きになるように、２枚の基板９０１、９０２がセットされ、同一塗布工程で基板９０１、９０２に対してホットメルト剤の塗布ができるようになっている。例えば、図１の例では、右側のワーク保持部２１０に、主に部品が搭載されている表面が上向きになるように１枚目の基板９０１がセットされ、左側のワーク保持部２１０に、裏面が上向きになるように２枚目の基板９０２がセットされ、同一塗布工程で１枚目の基板９０１の表面および２枚目の基板９０２の裏面に対してホットメルト剤の塗布ができる。

制御ユニット３００は、表示部３１０と、操作部３２０と、着脱可能な記憶媒体としてのメモリカード等が装着される記憶媒体装着手段としてのメモリスロット３３０とを備えている。また、制御ユニット３００は、ＣＰＵや内部メモリ等で構成された制御部としてのコントローラを内蔵している。塗布ヘッドユニット駆動部２６０のＸ軸方向の駆動、塗布ヘッドユニット１００のＺ軸方向（基板９０１、９０２に対する接離方向）の駆動、塗布ヘッドユニット１００のＺ軸を中心とした回転駆動（θ回転駆動）、ワーク保持部２１０、２２０が設けられた可動ブラケット２０３、２０４のＹ軸方向の駆動などは、基板９０１の塗布箇所の相対座標等の情報、塗布ヘッドユニット１００の回転制御の情報、塗布ヘッドユニット１００の移動速度の情報等に関する塗布制御データ（塗布ＮＣデータ）に基づいて、制御ユニット３００のコントローラで制御される。この塗布制御データは、塗布処理時の各種初期設定パラメータ等のデータとともに、制御ユニット３００のコントローラ内にある内部メモリに予め保存され、ホットメルト剤の塗布処理実行時に当該内部メモリから読み出されて用いられる。この内部メモリ内に保存される塗布制御データは、メモリスロット３３０に装着されたメモリカード等の記憶媒体から読み出したものでもよいし、通信ネットワークを介して外部装置から送信されてきたものでもよい。また、塗布制御データ等は、フレキシブルディスク、ハードディスク等の他の記憶媒体に記憶させて用いるように構成してもよい。また、塗布制御データ（塗布ＮＣデータ）は、塗布対象物である基板の表面側および裏面側の設計データに基づいて作成したものでもよいし、前もって実行されるデータ取り込み作業（ティーチング作業）で取得されたものでもよい。

図３はホットメルト塗布ロボットの塗布ヘッドユニット１００の一構成例を示す拡大正面図である。塗布ヘッドユニット１００は、塗布ヘッドユニット駆動部２６０の昇降可能な昇降軸部２６１の下端部に連結されたθ回転駆動機構１１０と、θ回転駆動機構１１０の回転可動部１１１の下端側面部に固定された円弧状のアーム部材１２０と、アーム部材１２０に所定の角度で取り付けられたホットメルト剤加熱収容部１３０とを備えている。θ回転駆動機構１１０は、昇降軸部２６１の下端部に連結された固定連結部１１２をベースにして、その下側の回転可動部１１１がＺ軸を中心にして回転駆動可能に構成されている。回転可動部１１１の上側外周部には、図示しない気体の配管や電気的な配線を中継する中継部材１１６が設けられている。アーム部材１２０には、ネジなどの取付固定部材１２２、１２３が通過し得る円弧状の孔１２１が形成されており、この円弧状の孔１２１における取付固定部材１２２、１２３の取り付け位置を調整することにより、θ回転駆動機構１１０に対するホットメルト剤加熱収容部１３０の位置、距離および傾きを設定することができる。ホットメルト剤加熱収容部１３０の下端部にはノズルヘッド部１５０が設けられている。ノズルヘッド部１５０の下端部にノズル１５１が所定の長さだけ突出するにように設けられ、ノズル１５１の先端から溶融したホットメルト剤が吐出するように構成されている。ホットメルト剤加熱収容部１３０の上端部には、吸引気体および加圧気体が通過する気流用開口連結部１３１が設けられ、排気ポンプやエアーコンプレッサに接続するための同一の共通経路形成部材としてのホース２９０が連結されている。このホース２９０は、ノズル１５１からホットメルト剤８００を吐出させるように後述の加熱収容タンク内を加圧する気体をエアーコンプレッサから供給する加圧気体供給経路と、排気ポンプで気体を吸引する気体吸引経路とを形成している。

また、本実施形態の塗布ヘッドユニット１００は、基板の塗布箇所にホットメルト剤を塗布する前に当該塗布箇所を予備加熱する予備加熱手段としての円筒状の予備加熱ヘッド１６０を備えている。予備加熱ヘッド１６０は、長手方向に延在する圧縮気体が通過し得る気流路を軸中心部に有するとともに、予備加熱ヘッド加熱回路から電流が供給される内蔵ヒータ（例えばセラミックヒータ）および温度センサ（例えば熱電対）を内蔵している。また、予備加熱ヘッド１６０は、ノズル１６１から出射した加熱ガスが基板上の塗布箇所に吹き付けられるように、取付固定部材１２４によってアーム状のアーム部材１２０に取り付けられている。予備加熱ヘッド１６０の下端部には、所定温度に加熱された加熱ガスを出射するノズル１６１を有し、上端部には、図示しない圧縮気体供給手段から圧縮気体（例えば、空気又は窒素等の不活性ガス）が供給されるホース１６２が接続されている。この圧縮気体供給手段としては、後述の加熱収容タンク内を加圧する気体を供給するエアーコンプレッサを兼用してもよい。ホース１６２から供給される圧縮気体は、予備加熱ヘッド１６０内のヒータで所定の温度に加熱され、ノズル１６１から出射する。ノズル１６１から出射する加熱ガスの温度は、ノズルヘッド部１５０のノズル１５１から吐出されたホットメルト剤の熱が基板に奪われることによる糸ひきや接着不良が発生しない程度に設定される。例えば、ノズル１６１から出射する加熱ガスの温度は、ノズルヘッド部１５０のノズル１５１から吐出するホットメルト剤の第１の目標温度と同じ程度の温度に設定したり、ホットメルト剤の軟化点程度の温度に設定したりすることができる。また、上記加熱ガスの温度は、対象物である基板や基板上の部品及びハンダにダメージを与えない程度の範囲内で設定するのが好ましい。また、上記加熱ガスの温度の設定や、加熱ガスの吹きつけのＯＮ／ＯＦＦは、塗布箇所の１箇所あたりのホットメルト剤の塗布量、塗布対象物の基板の種類、基板の厚さ、基板における積層の有無などによって変更するように制御してもよい。ノズル１６１から出射する加熱ガスの温度の調整は、予備加熱ヘッド１６０内に設けた温度センサの検知結果に基づいて、予備加熱ヘッド加熱回路から予備加熱ヘッド１６０内に設けたヒータに供給される電流の大きさやＯＮ／ＯＦＦを制御することにより行うことができる。

図４は、ホットメルト剤加熱収容部１３０の構成および加圧・吸引機構の説明図である。ホットメルト剤加熱収容部１３０は、例えば四角柱の外形を有しており、気流用開口連結部１３１が中央部に設けられた蓋部１３２と、ヒンジ部１３３および開閉操作部（フックパンチ錠）１３４を介して蓋部１３２が開閉可能に取り付けられた蓋支持部１３５と、断熱板１３６を介して蓋支持部１３５が装着された加熱収容タンク１４０とを備えている。ホットメルト塗布ロボットによる通常のホットメルト剤の塗布処理時には、開閉操作部１３４の止め金具によって蓋部１３２が固定されて閉じられている。ホットメルト剤の補充時やメンテナンス時等にオペレータが開閉操作部１３４の止め金具を外して持ち上げるように操作すると、ヒンジ部１３３を支点として蓋部１３２を揺動させて開くことができる。蓋部１３２の内側の底面には、例えば棒状の支持スタンド１３６を介して、加熱収容タンク１４０内のホットメルト剤が収容される内部の収容空間１４１に臨むように円板状の蒸気遮蔽部材１３７が取り付けられている。この蒸気遮蔽部材１３７は、ホース２９０が連結されている気流用開口連結部１３１の開口１３１ａに対向する位置に設けられ、その開口１３１ａを介した気体の供給及び吸引が可能な状態で、加熱収容タンク１４０内の溶融したホットメルト剤から発生して上記開口１３１ａへ向かう蒸気の経路を部分的に遮蔽する。蓋部１３２、蓋支持部１３５、支持スタンド１３６および蒸気遮蔽部材１３７は、例えば良好な熱伝導性を有するステンレス等の金属材料で形成されている。

加熱収容タンク１４０は、ホットメルト剤８００が収容される内部の収容空間１４１を有するタンク本体部１４２と、タンク本体部１４２の外側面を囲むように設けられたタンク加熱手段としてのシート状の容器加熱部１４３と、タンク本体部１４２および容器加熱部１４３を覆うように設けられた側面断熱部材１４４と、タンク本体部１４２の底面を覆うように設けられた底面断熱部材１４５とを備えている。タンク本体部１４２は、例えば良好な熱伝導性を有する金属材料（例えばアルミブロック）で形成されている。側面断熱部材１４４および底面断熱部材１４５は断熱性に優れたガラスエポキシ等の材料で形成されている。また、底面断熱部材１４５の側面に、ネジなどの取付固定部材１２３によりアーム部材１２０が固定される。タンク本体部１４２内の収容空間１４１は、大径の内周面からなる上部収容部１４１ａと、内周面の径が次第に小さくなったテーパ部１４１ｂと、小径の内周面からなる下部収容部１４１ｃとを有する。下部収容部１４１ｃの中央下端部には、溶融したホットメルト剤が供給されるときに通過するホットメルト剤用開口連結部１４６が設けられている。このホットメルト剤用開口連結部１４６に、ノズルヘッド部１５０の本体１５２の上部に設けられたホットメルト剤受口部１５３が連結されている。

容器加熱部１４３は、例えばラバーヒータで形成され、その加熱温度が図示しない熱伝対等の温度センサで検知され、その検知結果に基づいて図示しない容器加熱回路が制御され、タンク本体部１４２内のホットメルト剤８００の温度が所定の第２の目標温度になるように温度調整される。この第２の目標温度は、ホットメルト剤８００を基板に塗布するときの第１の目標温度よりも低くホットメルト剤８００の軟化点よりも高い温度に設定されている。例えば、使用するホットメルト剤の軟化点が１００°Ｃ〜１２５°の場合、第２の目標温度は１３０°Ｃ〜１６０°Ｃの範囲内に設定され、より好ましくは１４５°Ｃに設定される。そして、この場合のホットメルト剤の塗布時にノズルから吐出するホットメルト剤の第１の目標温度は１８０°〜２１５°Ｃの範囲内に設定され、より好ましくは１９５°Ｃ〜２００°Ｃの範囲内に設定される。なお、このタンク本体部１４２内のホットメルト剤の第２の目標温度と、ホットメルト剤の塗布時にノズルから吐出するホットメルト剤の第１の目標温度とはそれぞれ、使用するホットメルト剤の軟化点等に応じて設定される。

また、上記タンク本体部１４２内のホットメルト剤８００の第２の目標温度の設定は、ノズル１５１から吐出させて基板に塗布するホットメルト剤８００の量に基づいて変更してもよい。例えば、ホットメルト剤８００の塗布量が多い場合に第２の目標温度を高めにしてノズルヘッド部１５０における加熱不足を防止し、ホットメルト剤８００を第１の目標温度まで確実に加熱した状態でノズル１５１から吐出させる。また、ホットメルト剤８００の塗布量が少ない場合は、ノズルヘッド部１５０で十分に加熱できるので、第２の目標温度を低めにして塗布ヘッドユニット１００の加熱収容タンク１４０における無駄な加熱を回避する。

加熱収容タンク１４０内の気体は、気流用開口連結部１３１を介して接続された配管としてのホース２９０を通り、コントローラで制御可能なエアー流路切換バルブ２９１および電磁バルブ２７１と分岐ホース２７２とを介して接続された吸引手段としての排気ポンプ２７０により吸引される。また、エアー流路切換バルブ２９１には、コントローラで制御可能な電磁バルブ２８１と分岐ホース２８２とを介してエアーコンプレッサ２８０が接続され、所定のタイミングに上記吸引を停止して加熱収容タンク１４０内に加圧気体（例えば圧縮空気）を供給することができるようになっている。上記加熱収容タンク１４０からの吸引経路および加熱収容タンク１４０への加圧気体の供給経路にはフィルターを設けてもよい。

図５（ａ）はホットメルト塗布時におけるホットメルト剤加熱収容部１３０の内部の様子を示す断面図である。ホットメルト塗布時には、図中の矢印Ａ１に示すようにエアーコンプレッサ２８０から気流用開口連結部１３１を介してホットメルト剤加熱収容部１３０内に加圧気体が供給される。この加圧気体を供給する加圧動作により、加熱収容タンク１４０に収容されているホットメルト剤８００の表面が、図中矢印Ａ２に示すように下方に加圧される。この加圧により、加熱収容タンク１４０のホットメルト剤８００が、図中矢印Ａ３に示すようにホットメルト剤用開口連結部１４６を介してノズルヘッド部１５０に供給され、ノズルヘッド部１５０のノズル１５１から所定量のホットメルト剤を吐出させることができる。上記加圧気体の供給は、例えば加圧の大きさを一定にした状態で、基板上の塗布箇所の種類や塗布量に応じて供給時間が制御される。例えばホットメルト剤８００の供給を０．０１秒単位で設定できるようにしておき、ホットメルト剤を点状に塗布する点塗布の場合には、基板に対するノズル１５１の相対的な位置は変化させずに、ホットメルト剤８００の供給時間（塗布時間）を０．０９秒や１秒にする。これにより、ホットメルト剤８００の塗布量を変化させることができる。また、ホットメルト剤を線状に塗布する線塗布の場合には、ホットメルト剤８００の供給時間（塗布時間）を例えば０．０９秒や１秒にすることにより、点塗布におけるホットメルト剤の塗布量を変化させることができる。また、ホットメルト剤を線状に塗布する線塗布の場合には、ホットメルト剤８００の供給（塗布）を継続した状態で、基板に対するノズル１５１の相対的な移動速度を変化させる。これにより、線塗布におけるホットメルト剤８００の塗布量を変化させることができる。ここで、Ｘ軸方向におけるノズル１５１の相対的な移動速度を変化させるには、塗布ヘッドユニット１００のＸ軸方向の移動速度を変化させる。また、Ｙ軸方向におけるノズル１５１の相対的な移動速度を変化させるには、基板がセットされたワーク保持部２１０、２２０のＹ軸方向の移動速度を変化させる。上記ノズル１５１の相対的な移動速度は例えば数ｍｍ／秒〜数１０ｍｍ／秒の範囲内で設定される。

一方、図５（ｂ）は待機時におけるホットメルト剤加熱収容部１３０の内部の様子を示す縦断面図である。ホットメルト剤加熱収容部１３０の待機時には、上記エアーコンプレッサ２８０からホットメルト剤加熱収容部１３０への加圧が停止され、図中の矢印Ｂ１に示すように加熱収容タンク１４０内の気体が気流用開口連結部１３１を介して排気ポンプ２７０により吸引される。この気体の吸引により、ノズルヘッド部１５０からのホットメルト剤の吐出が抑制される。

ここで、待機時の気体の吸引動作により、加熱収容タンク１４０内で溶融しているホットメルト剤８００の表面から発生した当該ホットメルト剤８００の蒸気が、図中矢印Ｂ２に示すように気流用開口連結部１３１に向けて移動しようとする。この移動の途中において、ホットメルト剤８００の蒸気が、加熱収容タンク１４０内のホットメルト剤８００の表面に対向するように収容空間１４１に臨ませて配置した蒸気遮蔽部材１３７に接触する。この蒸気遮蔽部材１３７に接触したホットメルト剤８００は蒸気遮蔽部材１３７で冷却され、固化したホットメルト剤８０１が蒸気遮蔽部材１３７の表面に付着する。これにより、ホットメルト剤８００の蒸気が、気流用開口連結部１３１を介してホース２９０側に移動するのを抑制することができ、ホース２９０、エアー流路切換バルブ２９１、排気ポンプ２７０等がホットメルト剤８００で詰まるのを防止することができる。

図６はノズルヘッド部１５０の縦断面図である。ノズルヘッド部１５０は、加熱収容タンク１４０の底面断熱部材１４５の下面に沿って延在する棒状の本体１５２と、加熱収容タンク１４０側のホットメルト剤用開口連結部１４６に連結されたホットメルト剤受口部１５３と、ホットメルト剤が吐出するノズル１５１の本体１５２側の外周面に接触してノズル１５１を囲むように設けられたノズル加熱用筒状部材１５４とを備えている。これらの本体１５２とホットメルト剤受口部１５３とノズル加熱用筒状部材１５４は良好な熱伝導性を有する金属等の材料で形成されている。例えば、本体１５２およびホットメルト剤受口部１５３は真鍮で形成し、ノズル加熱用筒状部材１５４はより熱伝導性に優れた銅で形成することができる。また、ノズル１５１は比較的短い期間で取り替えられる消耗品であり、ノズル加熱用筒状部材１５４の内側に挿入したりノズル加熱用筒状部材１５４から取り外したりできるように構成されている。

ノズルヘッド部１５０の本体１５２の内部には、本体１５２の長手方向に存在するようにノズル加熱手段としての棒状ヒータ１５５が設けられている。棒状ヒータ１５５は、その加熱温度が図示しない熱伝対等の温度センサで検知され、その検知結果に基づいて図示しないノズルヘッド加熱回路が制御され、ノズルヘッド部１５０のノズル１５１から吐出するホットメルト剤の温度がホットメルト剤８００を基板に塗布するときに必要な所定の第１の目標温度になるように、その第１の目標温度よりも若干高めに温度調整される。例えば、使用するホットメルト剤の軟化点が１００°Ｃ〜１２５°の場合、ノズル１５１から吐出するホットメルト剤の第１の目標温度は１８０°〜２１５°Ｃの範囲内に設定され、より好ましくは１９５°Ｃ〜２００°Ｃの範囲内に設定されるように、棒状ヒータ１５５の目標温度が２２０°Ｃに設定される。

図６のノズルヘッド部１５０において、図中矢印Ｃで示すようにホットメルト剤加熱収容部１３０から供給された第２の目標温度に加熱されたホットメルト剤は、本体１５２内を通過しているときに、棒状ヒータ１５５の加熱によって第１の目標温度まで更に加熱される。第１の目標温度まで加熱されたホットメルト剤は、図中矢印Ｄで示すようにノズル１５１の先端から吐出する。なお、前記第２の目標温度に加熱されたホットメルト剤加熱収容部１３０内のホットメルト剤をノズルヘッド部１５０のノズル１５１に供給する供給手段は、ホットメルト剤用開口連結部１４６、ノズルヘッド部１５０の本体１５２およびホットメルト剤受口部１５３等で構成されている。また、前記第１の目標温度に加熱されたホットメルト剤を加圧してノズル１５１から吐出させる吐出手段は、エアーコンプレッサ２８０及びエアー流路切換バルブ２９１等で構成されている。

図７は、ホットメルト塗布ロボットの制御系の主要部を示すブロック図である。制御手段としてのコントローラ３０１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を用いて構成されている。このコントローラ３０１には、表示部３１０、オペレータが操作する操作部３２０、前述の塗布制御データや所定のプログラム等が保存された内部メモリ等からなるデータ記憶部３０５が接続されている。更に、コントローラ３０１には、排気ポンプ２７０の電磁バルブ２７１、エアーコンプレッサ２８０の電磁バルブ２８１およびエアー流路切換バルブ２９１が接続され、排気ポンプ２７０による吸引動作及びエアーコンプレッサ２８０による加圧気体（例えば圧縮空気）の供給動作を制御できるようになっている。また、コントローラ３０１には、タンク本体部１４２の温度を検知する温度センサによる温度検知結果に基づいて容器加熱部１４３に所定の加熱用電流を供給する容器加熱回路１４７が接続され、前述の加熱収容タンク１４０内に収容されているホットメルト剤の第２の目標温度を制御できるようになっている。また、コントローラ３０１には、ノズルヘッド部１５０の本体１５２の温度を検知する温度センサによる温度検知結果に基づいて棒状ヒータ１５５に所定の加熱用電流を供給するノズルヘッド加熱回路１５６が接続され、前述のノズル１５１から吐出されるホットメルト剤の第１の目標温度を制御できるようになっている。また、コントローラ３０１には、予備加熱ヘッド１６０の内部に形成されている流路の温度を検知する温度センサによる温度検知結果に基づいて内蔵ヒータに所定の加熱用電流を供給する予備加熱ヘッド加熱回路１６３が接続され、予備加熱ヘッド１６０のノズル１６１から出射する加熱ガスの温度を制御できるようになっている。

また、コントローラ３０１には、塗布ヘッドユニット駆動部（Ｘ軸方向駆動部）２６０を駆動制御するＸ軸方向駆動回路２６２、可動ブラケット２０３、２０４（Ｙ軸方向駆動部）を駆動制御するＹ軸方向駆動回路２０９、塗布ヘッドユニット駆動部（Ｚ軸方向駆動部）２６０を駆動制御するＺ軸方向駆動回路２６３、および、塗布ヘッドユニット駆動部２６０内のθ回転駆動部１８０を駆動制御するθ回転駆動回路１１３が接続されている。これにより、コントローラ３０１は、塗布制御データに基づいて、塗布ヘッドユニット１００のＸ軸方向、ワーク保持部２１０、２２０のＹ軸方向、および塗布ヘッドユニット１００のＺ軸方向の移動と、塗布ヘッドユニット１００のＺ軸を中心にした回転とをそれぞれ制御できるようになっている。

図８は、上記構成のホットメルト塗布ロボットを用いて２枚の基板９０１、９０２についてホットメルト剤を塗布する塗布処理の一例を示すフローチャートであり、図９（ａ）〜（ｃ）は基板９０１における点塗布の様子を示す説明図である。
まず、塗布対象物の基板の表面および裏面に対するホットメルト塗布ＮＣデータ（塗布制御データ）をコントローラ３０１に読み込んだ後、塗布処理の初期準備動作を実行する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。塗布処理の初期準備動作は、例えば、排気ポンプ２７０のオン動作、エアーコンプレッサ２８０のオン動作、加熱収容タンク１４０のタンク本体部１４２の温度調整開始（第２の目標温度）、ノズルヘッド部１５０の本体１５２の温度調整開始（第１の目標温度）、塗布ヘッドユニット１００およびワーク保持部２１０、２２０の所定の待機位置（ホームポジション）への移動等である。次に、オペレータがワーク保持部２１０、２２０上に基板９０１、９０２をセットし塗布処理の開始操作を行うと、当該基板に対する塗布条件が設定され、塗布ヘッドユニット１００およびワーク保持部２１０、２２０が駆動されノズル１５１が所定の塗布開始位置に移動する（Ｓ２０３、Ｓ２０４。図９（ａ）参照）。次に、塗布ヘッドユニット１００のノズル１５１が所定の高さまで下降する（Ｓ２０５）。ここで、ホットメルト塗布ＮＣデータに基づいて当該塗布箇所について予備加熱が必要か否かが判断され（Ｓ２０６）、例えば当該塗布箇所に対する塗布量が少なく予備加熱が必要であると判断した場合（Ｓ２０６でＹｅｓ）は、当該塗布箇所に対して予備加熱ヘッド１６０による予備加熱が所定時間だけ実行される（Ｓ２０７）。予備加熱が必要でないと判断した場合（Ｓ２０６でＮｏ）は、当該塗布箇所に対する予備加熱は実行されない。このように必要に応じて予備加熱が実行された後、当該塗布箇所に対してノズル１５１からホットメルト剤８００が吐出される（Ｓ２０８。図９（ｂ）参照）。ホットメルト剤が所定時間だけ吐出されると、塗布ヘッドユニット１００のノズル１５１が所定の高さまで上昇する（Ｓ２０９。図９（ｃ）参照）。これにより、基板９０１上の所定の塗布箇所にホットメルト剤８００がスポット状に塗布される。次の塗布箇所がある場合（Ｓ２１０でＹｅｓ）は、塗布ヘッドユニット１００をＺ軸回りに回転する必要があるか否かが判断される（Ｓ２１１）。ここで、塗布ヘッドユニット１００の回転要の場合（Ｓ２１１でＹｅｓ）は、塗布ヘッドユニット１００をＺ軸の回りに所定角度（例えば、９０°、−９０°又は１８０°）回転させることによりノズル１５１の向きを変更し（Ｓ２１２）、上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の塗布処理を繰り返す。一方、塗布ヘッドユニット１００の回転が不要の場合（Ｓ２１１でＮｏ）は、塗布ヘッドユニット１００のＺ軸周りの回転を行わないで、上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の塗布処理を繰り返す。基板９０１の表面および基板９０２の裏面のすべての塗布箇所について塗布処理が終了したら（Ｓ２１０でＮｏ）、塗布ヘッドユニット１００およびワーク保持部２１０、２２０を所定の待機位置（ホームポジション）へ移動させ、塗布処理の終了動作を実行する（Ｓ２１３、Ｓ２１４）。

なお、上記塗布処理においてホットメルト剤の線塗布を行う場合は、まず、図１０（ａ）に示すように塗布ヘッドユニット１００およびワーク保持部２１０、２２０が駆動されノズル１５１が所定の塗布開始位置に移動し、図１０（ｂ）に示すように塗布ヘッドユニット１００のノズル１５１が所定の高さまで下降する。次に、図１０（ｃ）に示すようにノズル１５１からホットメルト剤８００を吐出させながら、基板９０１の表面に沿ってノズル１５１を所定方向に相対移動させる。ノズル１５１が所定距離だけ相対移動したら、図１０（ｄ）に示すようにノズル１５１を所定の高さまで上昇させる。これにより、基板９０１上の所定の塗布箇所にホットメルト剤８００がライン状に塗布される。なお、本実施形態の構成の場合、基板９０１に対してノズル１５１をＸ軸方向に相対移動させるときは塗布ヘッドユニット１００を移動させ、基板９０１に対してノズル１５１をＹ軸方向に相対移動させるときはワーク保持部２１０、２２０を移動させる。

以上、本実施形態によれば、基板９０１、９０２の塗布箇所にホットメルト剤８００を塗布する前に、その塗布箇所を予備加熱して塗布箇所の温度を高めておくことにより、その後、予備加熱された塗布箇所に対して加熱溶融されたホットメルト剤８００をノズル１５１から吐出させて塗布したときに、塗布したホットメルト剤から基板側に逃げる熱量を抑制することができる。従って、比較的少量のホットメルト剤８００を基板９０１、９０２に塗布する場合でも、ノズル１５１を基板から離すときにホットメルト剤８００の温度低下による糸ひきが発生しにくくなるとともに、ホットメルト剤８００の温度低下によるホットメルト剤８００と基板との間の接着不良を防止することができる。このように比較的少量のホットメルト剤８００を基板９０１、９０２に塗布する場合でも、糸ひきや接着不良のない高品質の塗布を行うことができる。
また、本実施形態によれば、基板に対するホットメルト剤８００の塗布を制御するための塗布制御データを記憶媒体から読み出し、その記憶媒体から読み出した塗布制御データに基づいて、基板に対するノズル１５１の相対的な移動だけでなく、ノズル１５１からのホットメルト剤８００の吐出とホットメルト剤の塗布前の予備加熱とを制御することができるため、基板に対するホットメルト剤８００の塗布量を任意に変更して高品質のホットメルト剤の自動塗布を行うことができる。
また、本実施形態によれば、ノズル１５１から吐出させて基板９０１、９０２に塗布するホットメルト剤８００の量、基板９０１、９０２の種類、及びホットメルト剤８００の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更することにより、予備加熱を過不足なく行うことができるので、高品質のホットメルト剤の塗布を行うとともに、基板９０１、９０２の塗布箇所に対する無駄な予備加熱を回避することができる。
また、本実施形態によれば、ホットメルト剤８００を基板９０１、９０２に塗布するときの第１の目標温度よりも低くホットメルト剤８００の軟化点よりも高い第２の目標温度になるように、ノズル１５１に供給する前のホットメルト剤８００を加熱して溶融させることにより、ノズル１５１に供給する前に溶融させるホットメルト剤８００の蒸発及び変色を抑制できる。しかも、第２の目標温度に加熱されたホットメルト剤８００をノズル１５１に供給し、ノズル１５１に供給されたホットメルト剤８００が第２の目標温度よりも高い塗布に必要な第１の目標温度になるようにノズル１５１を加熱し、第１の目標温度に加熱されたホットメルト剤８００をノズル１５１から吐出させて基板に塗布することにより、ホットメルト剤８００を基板に塗布するときの糸ひきや接着不良を防止することができる。このように塗布対象のホットメルト剤８００の加熱を２段階に行うことにより、ホットメルト剤８００の蒸発及び変色を抑制できるとともに、糸ひきや接着不良のない高品質の塗布を行うことができる。
また、本実施形態によれば、ノズル１５１から吐出させて基板に塗布するホットメルト剤８００の量に基づいて第２の目標温度の設定を変更することにより、ホットメルト剤８００の塗布量が多い場合に第２の目標温度を高めにしてノズルヘッド部１５０における加熱不足を防止し、ホットメルト剤８００を第１の目標温度まで確実に加熱した状態でノズル１５１から吐出させることができる。ホットメルト剤８００の塗布量が少ない場合は、ノズルヘッド部１５０で十分に加熱できるので、第２の目標温度を低めにして塗布ヘッドユニット１００の加熱収容タンク１４０における無駄な加熱を回避できる。
また、本実施形態によれば、加熱収容タンク１４０のホース２９０が連結されている気流用開口連結部１３１の開口１３１ａに対向する位置に、その開口１３１ａを介した気体の供給及び吸引が可能な状態で、加熱収容タンク１４０内のホットメルト剤８００から発生して上記開口１３１ａへ向かう蒸気の経路を部分的に遮蔽する蒸気遮蔽部材１３７を設けている。この蒸気遮蔽部材１３７により、加熱収容タンク１４０内で溶融しているホットメルト剤８００の表面から発生した当該ホットメルト剤８００の蒸気が上記開口１３１ａに向けて移動しようとするときに、その蒸気が蒸気遮蔽部材１３７に接触して冷却され、固化したホットメルト剤８０１を蒸気遮蔽部材１３７の表面に付着させることができる。これにより、ホットメルト剤８００の蒸気が開口１３１ａを通って気流用開口連結部１３１を介してホース２９０側に移動するのを抑制することができるので、ホース２９０、エアー流路切換バルブ２９１、排気ポンプ２７０等がホットメルト剤８００で詰まるのを防止することができる。
また、ノズル１５１からホットメルト剤８００を吐出させるように加熱収容タンク１４０内を加圧する気体を供給する加圧気体供給経路と、排気ポンプ２７０で気体を吸引する気体吸引経路とを、同一の共通経路形成部材としてのホース２９０で形成することにより、加圧気体供給経路と気体吸引経路とを別々に設けた場合に比してホットメルト塗布ロボットの小型化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、前記塗布制御データに基づいて、加熱収容タンク１４０に対する加圧動作と吸引動作とを切り換えて実行させるように、吐出手段としてのエアーコンプレッサ２８０及びエアー流路切換バルブ２９１を制御することにより、基板に対するホットメルト剤８００の塗布を適切なタイミングで制御してホットメルト剤の自動塗布を行うことができるので、基板に対するホットメルト剤の塗布の品質を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、塗布ヘッドユニット１００をＸ軸方向およびＺ軸方向に駆動することにより、基板９０１、９０２に対してノズル１５１をＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動させているが、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の少なくとも一つの方向についてワーク保持部２１０、２２０を駆動することにより基板９０１、９０２に対してノズル１５１をＸ軸方向やＺ軸方向に相対移動させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、ワーク保持部２１０、２２０をＹ軸方向に駆動することにより、基板９０１、９０２に対してノズル１５１をＹ軸方向に相対移動させているが、Ｙ軸方向に塗布ヘッドユニット１００を駆動することにより基板９０１、９０２に対してノズル１５１をＹ軸方向に相対移動させるようにしてもよい。
また、上記実施形態において、塗布対象物である基板の種類、厚さ及び積層の有無の少なくとも一つに基づいて、前記第１の設定温度や前記第２の設定温度を変更するように制御してもよい。
また、上記実施形態では、塗布対象物が基板である場合について説明したが、本発明は基板以外の塗布対象物にホットメルト剤を塗布する場合にも適用することができる。

１００塗布ヘッドユニット
１１０ θ回転駆動機構
１１１回転可動部
１１２固定連結部
１１３ θ回転駆動回路
１２０アーム部材
１２１孔
１２２、１２３取付固定部材
１３０ホットメルト剤加熱収容部
１３１気流用開口連結部
１３１ａ開口
１３２蓋部
１３３ヒンジ部
１３４開閉操作部（フックパンチ錠）
１３５蓋支持部
１３６断熱板
１４０加熱収容タンク
１４１収容空間
１４２タンク本体部
１４３容器加熱部
１４４側面断熱部材
１４５底面断熱部材
１４６ホットメルト剤用開口連結部
１４７容器加熱回路
１５０ノズルヘッド部
１５１ノズル
１５２本体
１５３ホットメルト剤受口部
１５４ノズル加熱用筒状部材
１５５棒状ヒータ
１５６ノズルヘッド加熱回路
１６０予備加熱ヘッド
１６１ノズル
１６２ホース
１６３予備加熱ヘッド加熱回路
２００装置本体
２００ａ作業台
２０１、２０２ガイドレール
２０３、２０４可動ブラケット
２０６ワーク保持テーブル
２０７側面支持スタンド
２０８下面支持スタンド
２０９Ｙ軸方向駆動回路
２１０、２２０ワーク保持部
２３０、２４０スタンド部材
２５０Ｘ軸ガイド部材
２６０塗布ヘッドユニット駆動部
２６１昇降軸部
２６２Ｘ軸方向駆動回路
２６３Ｚ軸方向駆動回路
２７０排気ポンプ
２７１電磁バルブ
２７２分岐ホース
２８０エアーコンプレッサ
２８１電磁バルブ
２９０ホース
２９１エアー流路切換バルブ
３００制御ユニット
３０１コントローラ
３０５データ記憶部
３１０表示部
３２０操作部
３３０メモリスロット
８００、８０１ホットメルト剤
９０１、９０２基板

特開平１１−０２８４０８号公報

Claims

熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を加熱し、該加熱によって溶融したホットメルト剤をノズルから吐出させて対象物に塗布するホットメルト塗布方法であって、
前記ホットメルト剤を加熱して溶融させ、
前記対象物の前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所を予備加熱し、
前記対象物の予備加熱された前記塗布箇所に対して、前記加熱溶融されたホットメルト剤を、前記ノズルから吐出させることを特徴とするホットメルト塗布方法。
請求項１のホットメルト塗布方法において、
前記対象物に対する前記ホットメルト剤の付着を制御するためのホットメルト制御データを記憶媒体から読み出し、
前記記憶媒体から読み出した前記ホットメルト制御データに基づいて、前記対象物に対する前記ノズルの相対的な移動と、前記ノズルからの前記ホットメルト剤の吐出と、前記ホットメルト剤の塗布前の予備加熱とを制御することを特徴とするホットメルト塗布方法。
請求項１又は２のホットメルト塗布方法において、
前記ノズルから吐出させて前記対象物に塗布する前記ホットメルト剤の量、前記対象物の種類、及び前記ホットメルト剤の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更することを特徴とするホットメルト塗布方法。
熱可塑性の樹脂からなるホットメルト剤を加熱し、該加熱によって溶融したホットメルト剤をノズルから吐出させて対象物に塗布するホットメルト塗布装置であって、
前記ホットメルト剤を加熱して溶融させる加熱手段と、
前記対象物の前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所を予備加熱する予備加熱手段と、
前記対象物を支持する対象物支持手段と、
前記対象物支持手段に支持された対象物における前記ホットメルト剤を塗布する塗布箇所に前記ノズルを対向させるように、前記対象物に対して前記ノズルを相対的に移動させる相対移動手段と、
前記対象物の予備加熱された前記塗布箇所に対して、前記加熱溶融されたホットメルト剤を、前記ノズルから吐出させる吐出手段と、
を備えたことを特徴とするホットメルト塗布装置。
請求項４のホットメルト塗布装置において、
前記対象物に対する前記ホットメルト剤の付着を制御するためのホットメルト制御データを記憶媒体から読み出すデータ読み出し手段と、
前記記憶媒体から読み出した前記ホットメルト制御データに基づいて、前記相対移動手段による前記対象物に対する前記ノズルの相対的な移動と、前記吐出手段による前記ノズルからの前記ホットメルト剤の吐出と、前記ホットメルト剤の塗布前の予備加熱とを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするホットメルト塗布装置。
請求項４又は５のホットメルト塗布装置において、
前記ノズルから吐出させて前記対象物に塗布する前記ホットメルト剤の量、前記対象物の種類、及び前記ホットメルト剤の種類の少なくとも一つに基づいて、前記予備加熱の有無又は前記予備加熱の温度の設定を変更することを特徴とするホットメルト塗布装置。