(57)【要約】  基材に液体コーティングを塗布するためのシステム及び方法が開示される。例示的な一方法は、コーティングシステムを通る材料の流量を較正することを含む。スプレーノズルを通る材料の目標流量が受信され、目標流量に基づいてコーティングシステムの第１の動作圧力が計算され、コーティングシステムの第１の動作圧力でスプレーノズルを通って流れる材料を用いて、材料が表面の少なくとも一部へと放出される。動作流量と目標流量との比較に続いて、動作圧力が第２の動作圧力に調節され、基材の少なくとも一部に、コーティングシステムの第２の動作圧力でスプレーノズルを通って流れる材料が噴霧される。
2021512788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に材料を塗布するためのコーティングシステムのスプレーノズルを通る前記材料の流量を較正する方法であって、
前記スプレーノズルを通る前記材料の目標流量を受信することと、
前記スプレーノズルを通る前記材料の前記目標流量及び、前記コーティングシステムの動作圧力と前記スプレーノズルを通る前記材料の流量との間の圧力−流れの関係に基づいて、前記コーティングシステムの第１の動作圧力を計算することと、
前記コーティングシステムの動作圧力を前記第１の動作圧力に設定することと、
前記コーティングシステムの前記第１の動作圧力で前記スプレーノズルを通って流れる材料を用いて、前記材料を前記スプレーノズルから表面の少なくとも一部へと放出するステップと、
前記コーティングシステムの前記第１の動作圧力での前記材料の動作流量を測定することと、
前記動作流量を前記目標流量と比較することと、
前記動作流量と前記目標流量との前記比較に続いて、前記コーティングシステムの前記動作圧力を第２の動作圧力に調節することと、
前記コーティングシステムの前記第２の動作圧力で前記スプレーノズルを通って流れる前記材料を、前記基材の少なくとも一部に噴霧することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記表面が容器内に設けられ、
前記材料の前記動作流量の前記測定が、前記スプレーノズルから前記容器内に放出された前記材料の量の、前記材料が放出された時間量にわたる測定に基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料の前記動作流量がその場で（in situ）測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記材料の前記動作流量の前記測定が、
前記コーティングシステムから放出された前記材料の体積及び重量のうちの少なくとも１つを測定することと、
前記材料が放出される時間量を測定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コーティングシステムの動作パラメータを受信することであって、前記動作パラメータが、前記材料の目標コーティング厚さ、前記材料の目標コーティング幅、前記材料の固形分割合、及び前記コーティングシステムのアプリケータの速度を含むことと、
前記目標流量を受信する前に、前記コーティングシステムの前記動作パラメータに基づいて、前記スプレーノズルを通る前記材料の前記目標流量を計算することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記コーティングシステムの前記動作パラメータに基づく、前記スプレーノズルを通る前記材料の前記目標流量の前記計算が、目標流量式に基づいており、前記目標流量式が、
2021512788.tif 000007
からなり、式中、
Ｔは、前記材料動作パラメータの前記目標コーティング厚さであり、
Ｗは、前記材料動作パラメータの前記目標コーティング幅であり、
Ｐは、前記材料動作パラメータの前記固形分割合であり、
Ｓは、前記コーティングシステム動作パラメータの前記アプリケータの前記速度であり、
ＦＲは、前記目標流量である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記目標流量が前記コーティングシステムの所定の流量容量範囲外であると判定することと、これに応答して、前記目標流量を、前記所定の流量容量範囲内の設定目標流量に設定することと、
前記アプリケータ動作パラメータの前記速度を調節された速度に調節することと、
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記調節された速度への前記アプリケータ動作パラメータの前記速度の前記調節が、調節された速度式に基づいて前記調節された速度を求めることを含み、前記調節された速度式が、
2021512788.tif 000008
からなり、式中、
ＦＲ’は、前記設定された目標流量であり、
Ｓ’は、前記調節された速度である、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１の較正圧力に設定された前記コーティングシステムの前記動作圧力で、前記スプレーノズルから前記材料を放出し、前記スプレーノズルから放出された前記材料の第１の流量を求めることと、
前記第１の動作圧力の前記計算の前に、少なくとも前記第１の較正圧力及び前記第１の流量に基づいて、前記圧力−流れの関係を計算することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧力−流れの関係の前記計算が、少なくとも前記第１の較正圧力及び前記第１の流量に基づいてモデルを生成することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティングシステムの前記動作圧力を調節する前に、前記動作流量と前記目標流量との前記比較に応答して、前記動作流量と前記目標流量との差が所定の制御範囲外であると判定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記コーティングシステムの前記動作圧力の前記第２の動作圧力への前記調節が、前記コーティングシステムの前記動作圧力を、前記動作流量と前記目標流量との前記差に比例して、前記第１の動作圧力から増加又は減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記動作流量と前記目標流量との前記差が前記所定の制御範囲外であるという前記判定に続いて、前記コーティングシステムの動作圧力の前記第２の動作圧力への前記調節の前に、前記コーティングシステムの前記動作圧力と前記スプレーノズルを通る前記材料の前記流量との間の前記圧力−流れの関係を再較正することと、
前記スプレーノズルを通る前記材料の前記目標流量及び前記再較正された圧力−流れの関係に基づいて、前記コーティングシステムの前記第２の動作圧力を計算することと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力−流れの関係の前記再較正が、
第１の較正圧力に設定された前記コーティングシステムの前記動作圧力で、前記スプレーノズルから前記材料を放出し、前記スプレーノズルから放出された前記材料の第１の流量を求めることと、
前記コーティングシステムの前記動作圧力を、前記第１の較正圧力とは異なる第２の較正圧力に調節することと、
第２の較正圧力に設定された前記コーティングシステムの前記動作圧力で、前記スプレーノズルから前記材料を放出し、前記スプレーノズルから放出された前記材料の第２の流量を求めることと、
少なくとも前記第１の較正圧力、前記第１の流量、前記第２の較正圧力、及び前記第２の流量に基づいて、前記コーティングシステムの動作圧力と前記スプレーノズルを通る前記材料の流量との間の前記再較正された圧力−流れの関係を計算することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コーティングシステムの前記第２の動作圧力での前記材料の動作流量を測定することと、
前記コーティングシステムの前記第２の動作圧力での前記基材への噴霧の前に、前記第２の動作圧力での前記材料の前記動作流量と前記目標流量との差が前記所定の制御範囲内にあると判定することと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記コーティングシステムの前記第１の動作圧力での前記放出が、前記スプレーノズルから前記材料を噴霧することを含み、前記表面は別の基材の一部であり、前記動作流量の前記測定及び前記目標流量と前記動作流量との前記比較は、前記別の基材の前記表面の前記少なくとも一部への前記噴霧と同時に行われ、
前記方法は、前記動作流量と前記目標流量との前記差が前記所定の制御範囲外であるという前記判定に応答して、かつ、前記別の基材の前記表面の前記少なくとも一部への前記噴霧と同時に、前記コーティングシステムのアプリケータの速度を調節することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記コーティングシステムの前記アプリケータの前記速度の前記調節が、前記コーティングシステムの前記アプリケータの前記速度を、前記動作流量と前記目標流量との前記差に比例して増加又は減少させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アプリケータ動作パラメータの前記速度の前記調節が、前記アプリケータの前記速度を調節された速度に設定すること及び、調節された速度式に基づいて前記調節された速度を求めることを含み、前記調節された速度式が、
2021512788.tif 000009
からなり、式中、
Ｔは、前記材料動作パラメータの目標コーティング厚さであり、
Ｗは、前記材料動作パラメータの目標コーティング幅であり、
Ｐは、前記材料動作パラメータの固形分割合であり、
ＦＲ’’は、前記動作流量であり、
Ｓ’は、前記調節された速度である、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基材の前記少なくとも一部への前記噴霧の前に、前記材料の目標コーティング幅を達成すると予測される、前記スプレーノズルの出口と前記基材のノズルに面する表面との間の垂直距離を設定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
目標コーティング幅の式に基づいて、前記スプレーノズルの前記出口と前記基材の前記ノズルに面する表面との間の前記垂直距離を計算することを更に含み、前記目標コーティング幅の式が、
2021512788.tif 000010
からなり、式中、
Ｗは、前記材料の前記目標コーティング幅であり、
θ’’は、前記スプレーノズルから発出する前記材料の噴霧パターンによって形成される角度であり、
Ｈは、前記スプレーノズルの前記出口と前記基材の前記ノズルに面する表面との間の垂直距離である、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記動作流量は、第１の動作流量であり、
前記コーティングシステムの前記動作圧力の前記第２の動作圧力への前記調節の前に、前記方法が、
前記動作流量と前記目標流量との前記比較に応答して、前記第１の動作流量と前記目標流量との差が所定の制御範囲内にあると判定し、続いて、前記基材又は別の基材の少なくとも一部に、前記コーティングシステムの前記第１の動作圧力で前記スプレーノズルを通って流れる前記材料を噴霧することと、
前記基材又は前記別の基材の前記少なくとも一部への前記噴霧に続いて、前記第１の動作圧力での前記材料の第２の動作流量を測定することであって、前記第２の動作流量が前記第１の動作流量とは異なることと、
前記第１の動作流量と前記第２の動作流量との間の変化率を計算することと、
を更に含み、
前記コーティングシステムの前記動作圧力の前記第２の動作圧力への前記調節は、前記第１の動作流量と前記第２の動作流量との間の前記変化率に応答したものである、
請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記コーティングシステムの前記第２の動作圧力で前記スプレーノズルを通って流れる前記材料の、前記基材の少なくとも一部への前記噴霧が、
コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の目標総体積を受信することと、
前記コーティング塗布ルーチンを動作させる前記コーティングシステムの前記スプレーノズルを通って流れる材料を、少なくとも前記基材を含む１つ以上の基材に噴霧することによって、第１の製造サイクルを実行することと、
前記第１の製造サイクルの前記実行と同時に、前記コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の第１の体積測定値を収集することと、
前記第１の製造サイクルの前記実行の完了に続いて、前記第１の体積測定値に基づき、前記コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れた前記材料の第１の総体積を求めることと、
前記第１の総体積を前記目標総体積と比較することと、
前記第１の総体積と前記目標総体積との前記比較に応答して、前記第１の総体積と前記目標総体積との差が所定の体積制御範囲外であると判定し、続いて前記コーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節することと、
前記コーティング塗布ルーチンの前記動作パラメータの前記調節に続いて、前記コーティング塗布ルーチンを前記調節された動作パラメータで動作させる前記コーティングシステムの前記スプレーノズルを通って流れる前記材料を前記１つ以上の基材に噴霧することにより、第２の製造サイクルを実行することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
コーティングシステムを較正する方法であって、
コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステムを通って流れる材料の目標総体積を受信することと、
前記コーティング塗布ルーチンを動作させる前記コーティングシステムのスプレーノズルを通って流れる前記材料を１つ以上の基材に噴霧することによって、第１の製造サイクルを実行することと、
前記第１の製造サイクルの前記実行と同時に、前記コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の第１の体積測定値を収集することと、
前記第１の製造サイクルの前記実行の完了に続いて、前記第１の体積測定値に基づき、前記コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れた前記材料の第１の総体積を求めることと、
前記第１の総体積を前記目標総体積と比較することと、
前記第１の総体積と前記目標総体積との前記比較に応答して、前記第１の総体積と前記目標総体積との差が所定の体積制御範囲外であると判定し、続いて前記コーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節することと、
前記コーティング塗布ルーチンの前記動作パラメータの前記調節に続いて、前記コーティング塗布ルーチンを前記調節された動作パラメータで動作させる前記コーティングシステムの前記スプレーノズルを通って流れる前記材料を前記１つ以上の基材に噴霧することにより、第２の製造サイクルを実行することと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記コーティング塗布ルーチンの前記動作パラメータは、前記コーティングシステムのアプリケータの速度と、前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の圧力とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティング塗布ルーチンの前記動作パラメータの前記調節は、前記コーティングシステムの前記アプリケータの前記速度と、前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の前記圧力とのうちの少なくとも１つを調節することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記コーティング塗布ルーチンの前記動作パラメータの前記調節は、前記コーティングシステムの前記アプリケータの前記速度と、前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の前記圧力とのうちの少なくとも１つを、前記第１の総体積と前記目標総体積との前記差に比例して調節することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記目標総体積の前記受信の前に、
前記コーティング塗布ルーチンを動作させる前記コーティングシステムの前記スプレーノズルを通って流れる前記材料を前記１つ以上の基材に噴霧することによって、較正製造サイクルを実行することと、
前記較正製造サイクルの前記実行と同時に、前記コーティング塗布ルーチンの動作中に前記コーティングシステムを通って流れる前記材料の較正体積測定値を収集することと、
前記較正製造サイクルの前記実行の完了に続いて、前記較正体積測定値に基づき、前記コーティング塗布ルーチン中に前記コーティングシステムを通って流れた前記材料の較正総体積を求めることと、
前記目標総体積を、前記較正総体積と同等の値に設定することと、
を更に含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に液体コーティング材料を分注することに関し、より具体的には、共形コーティング材料などの液体コーティング材料を、回路基板などの基材に塗布するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年２月８日に出願された米国特許出願第１５／８９２，１０６号及び、２０１８年１１月１日に出願された米国特許出願第１６／１７８，５７２号に対する優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
多くの工業用途は、所定の領域に塗布された、離散した明瞭な輪郭の均一なコーティングの使用を必要とする。このようなコーティングは、電子回路基板のような不均一な又は不規則な基材への共形コーティングなどの様々なプロセスにおいて有用である。離散的な基材領域への塗布のための離散的コーティングの製造においては、例えば、材料の糸引きを生じさせない鋭い正方形のカットオンエッジ及びカットオフエッジによる非接触塗布プロセスで幅広い均一なコーティングを得ることが望ましい。特に、共形コーティング材料は、回路基板の選択された構成要素を水分、汚れなどから保護するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
材料を使用して基材を良好にコーティングすることには、基材表面の十分な範囲を材料で被覆すること及び、所望の量（例えば、厚さ）の材料を塗布することの双方が含まれる。材料の被覆範囲及び材料の塗布量の双方に配慮するために、基材コーティングの流れを較正し制御することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、液体コーティングを基材に塗布するためのシステム及び方法が開示される。一実施形態では、材料を基材に塗布するためのコーティングシステムのスプレーノズルを通る材料の流量を較正する方法は、スプレーノズルを通る材料の目標流量を受信することを含む。本方法は、スプレーノズルを通る材料の目標流量及び、コーティングシステムの動作圧力とスプレーノズルを通る材料の流量との間の圧力−流れの関係に基づいて、コーティングシステムの第１の動作圧力を計算することを更に含む。本方法は、コーティングシステムの動作圧力を第１の動作圧力に設定し、コーティングシステムの第１の動作圧力でスプレーノズルを通って流れる材料を表面の少なくとも一部へと放出することも含む。本方法は、コーティングシステムの第１の動作圧力での材料の動作流量を求め、動作流量を目標流量と比較し、動作流量と目標流量との比較に続いて、コーティングシステムの動作圧力を第２の動作圧力に調節することを更に含む。本方法は、基材の少なくとも一部に、コーティングシステムの第２の動作圧力でスプレーノズルを通って流れる材料を噴霧することを含む。
【０００６】
別の一実施形態では、コーティングシステムを較正する方法が、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステムを通って流れる材料の目標総体積を受信し、コーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステムのスプレーノズルを通って流れる材料を１つ以上の基材に噴霧することによって第１の製造サイクルを実行することを含む。本方法は、第１の製造サイクルの実行と同時に、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステムを通って流れる材料の第１の体積測定値を収集し、第１の製造サイクルの実行の完了に続いて、第１の体積測定値に基づき、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステムを通って流れた材料の第１の総体積を求めることを更に含む。本方法は、第１の総体積を目標総体積と比較し、第１の総体積と目標総体積との比較に応答して、第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲外であると判定し、続いて、コーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節することも含む。本方法は、コーティング塗布ルーチンの動作パラメータの調節に続いて、コーティング塗布ルーチンを調節された動作パラメータで動作させるコーティングシステムのスプレーノズルを通って流れる材料を１つ以上の基材に噴霧することにより、第２の製造サイクルを実行することも含む。
【０００７】
本発明の様々な更なる特徴及び利点は、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて検討することで、当業者に明らかとなるであろう。
【０００８】
本出願は、添付の図面と併せ読むことで更に理解される。例示の目的で、実施例を図面に示す。しかしながら、本発明の主題は、開示された特定の要素及び手段に限定されない。本図面に関して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンピュータ制御されたコーティングシステムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る例示的な一方法のフロー図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る別の例示的な一方法のフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る更に別の例示的な一方法のフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る更に別の例示的な一方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照すると、コーティングシステム１０が、共形コーティング材料などの液体コーティング材料を、代表的な基材１２などの一連の基材に塗布するために使用されてもよい。本明細書では代表的なコーティングシステム１０の動作について説明するが、当業者は、以下に記載される方法を完了するために、多種多様な他のコーティングシステムが使用され得ることを理解するであろう。
【００１１】
代表的な実施形態では、コーティングシステム１０は、多軸電気機械的ポジショナ又はロボット１４と、ロボット１４と連結された共形コーティングアプリケータ１６とを含む。例えば、アプリケータ１６は、基材１２の上方のロボット１４から吊り下げられてもよい。一実施形態では、ロボット１４は、３つの自由度を供給するために、アプリケータ１６をＸ−Ｙ−Ｚ直交座標フレーム内に画定された方向にアプリケータ１６を移動させるように適合される。ロボット１４は、既知の様式で独立して制御可能なモータ（図示せず）に連結された駆動部を含む。アプリケータ１６は、下記の例示的な実施形態で説明するように、基材１２の選択された領域にある量の液体コーティング材料を塗布するために、基材１２に対してロボット１４によって操作される。
【００１２】
プログラマブルコントローラ１８は、コーティングシステム１０の移動及び作動を調節する。コントローラ１８は、プログラマブルロジックコントローラ（programmable logic controller、ＰＬＣ）、マイクロプロセッサベースのコントローラ、パーソナルコンピュータ、又は当業者に理解されるように本明細書に記載される機能を実行することができる別の従来の制御デバイスであってもよい。例えば、コントローラ１８は、以下に詳細に記載される様々な流量制御／較正ルーチンを実行してもよい。ヒューマンマシンインターフェース（human machine interface、ＨＭＩ）デバイス１９は、既知の様式でコントローラ１８に動作可能に接続される。ＨＭＩデバイス１９は、キーパッド、押しボタン、制御ノブ、タッチスクリーンなどの入力デバイス及び制御部、並びにディスプレイ及び他の視覚的インジケータなどの出力デバイスを含んでもよく、これらは、オペレータがコントローラ１８の動作を制御するために使用し、それによって、コーティングシステム１０の動作を制御する。ＨＭＩデバイス１９は、スピーカなどのオーディオ出力デバイスを更に含んでもよく、これによって、音響警告がオペレータに通信されてもよい。
【００１３】
基材１２、例えば、取り付けられた半導体ダイ及び他の構成要素を有するプリント回路基板は、既知の様式でアプリケータ１６と動作可能な関係で支持され、液体コーティング材料は、アプリケータ１６から各基材１２上の選択された領域上に塗布されてもよい。分注の用途に応じて、一連の基材１２がバッチモードでコーティングされてもよい。あるいは、基材１２は、自動コンベヤ２０上でアプリケータ１６を通過して連続的に搬送されてもよい。コンベヤ２０は、従来の設計を有してもよく、更に、異なる寸法の基材１２を収容するように調節することができる幅を有してもよい。コンベヤ２０は、また、空気圧式のリフト及びロック機構（図示せず）を含んでもよく、コンベヤコントローラ２２からコマンド信号を受信する。
【００１４】
アプリケータ１６は、アプリケータ１６の動作を制御するコマンド信号を供給するアプリケータコントローラ２４と電気的に結合される。モーションコントローラ２６は、ロボット１４と通信リンク２１によって電気的に結合される。ソレノイド３４は、モーションコントローラ２６と通信リンク２３によって電気的に結合される。コンベヤコントローラ２２及びモーションコントローラ２６はまた、それぞれの通信リンク２５、２７を介してコントローラ１８と電気的に結合される。モーションコントローラ２６は、コンベヤコントローラ２２と通信リンク２９を介して電気的に結合される。したがって、コーティングシステム１０のためのプログラム可能な制御システムは、互いに通信する相互接続された構成要素として、コントローラ１８、アプリケータコントローラ２４、モーションコントローラ２６、及び任意選択のコンベヤコントローラ２２を含む。
【００１５】
モーションコントローラ２６は、通信リンク２１を介してロボット１４にコマンド信号を供給する。コマンド信号は、ロボット１４によって使用され、アプリケータ１６の位置及び／又は速度を制御する。一般に、ロボット１４は、ロボット１４の異なる軸の動きを駆動する電動モータ（例えばサーボモータ、ステッピングモータなど）を含む。
【００１６】
アプリケータ１６は、ロボット１４から吊り下げられた本体３０と、本体３０の一端に取り付けられたノズル３１（例えばスプレーノズル）と、本体３０の内側に配設された流量制御機構（図示せず）と、を含む。本体３０の内部の流量制御機構は、アプリケータ１６から分注される共形コーティング材料の流れを制御するように動作可能な分注バルブ（図示せず）を形成するように協働する空気作動針、エアピストン、及びバルブシートを備え得る。加圧流体供給部３２及びソレノイド３４は協働して、既知の様式で加圧流体を供給して、本体３０内部の分注バルブの作動を調節する。具体的には、ソレノイド３４は、エアピストンを移動させるように加圧流体供給部３２をアプリケータ１６と接続する導管３３内の空気圧力を制御し、それによって、針をバルブシートに対して移動して、液体コーティング材料がアプリケータ１６から基材１２上に分注される分注バルブの開放位置を提供する。ソレノイド３４は、エアピストンに作用する空気圧力を通気して、針がバルブシートに接触して分注を中断する閉鎖位置に戻ることを可能にし得る。
【００１７】
コーティングシステム１０は、例えばアプリケータ１６の外部であるがロボット１４内で基材１２とほぼ同じ高さに配設され得るファン幅センサ６２を含んでもよい。一部の態様では、ファン幅センサ６２はまた、ロボット１４及びアプリケータ１６から独立した別個のモジュールであってもよい。ファン幅センサ６２は、アプリケータ１６から分注された材料のファンの様々な特性（例えば、幅、形状など）を測定するように構成されてもよい。本明細書で使用するとき、材料のファンとは、アプリケータ１６からの材料の流れ４２の、その形状及び寸法を指す。例えば、アプリケータ１６は、アプリケータ１６と基材１２間の既知の距離で、円錐状スプレーに材料を分注してもよく、これにより、円錐状スプレーは、特定の直径を有する基材１２上に円形のコーティング領域を生成する。アプリケータ１６が基材１２に沿って移動すると、材料の円錐状スプレーは、円錐状スプレーの特定の直径に対応する幅を有する基材１２上にコーティングのストリップを生成する。ファン幅センサ６２は、モーションコントローラ２６及び／又はコントローラ１８と通信可能に接続されてもよい。例えば、材料のファンを示し、ファン幅センサ６２によって測定されたデータ点は、コントローラ１８に伝送され、その中のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００１８】
本開示の一態様では、ファン幅センサ６２はカメラ及び光源又はレーザ源を含んでもよく、材料の流れ４２は、材料の流れ４２の様々な特性（例えば、幅、形状など）を測定するために、カメラと光源又はレーザ源との間に位置付けられてもよい。カメラは、流れ４２の流体パターンの画像をアプリケータ１６から分注されるときに捕捉するように構成されてもよい。カメラによって捕捉された画像は、静止画像又はビデオストリームを備える画像であってもよい。カメラは、画像を使用してファン幅制御ルーチンなどの他の処理工程を実施し得るコントローラ１８に、流体パターンの画像を転送してもよい。光源又はレーザ源は、流れ４２の流体パターンを通して光又はレーザを放出するように構成されてもよい。例えば、光源又はレーザ源は、アプリケータ１６の他方の側上で、カメラの真前に及びカメラと同じ水平面上に位置してもよい。光源又はレーザ源は、流れ４２の流体パターンの照明を提供して、カメラによって捕捉された画像の画質を向上させることができる。このように構成されたファン幅センサ６２は、基材１２のコーティング中にファン幅又は流れ４２の他の特性を測定し、場合によってはリアルタイムで調節することを可能にし得る。
【００１９】
コーティングシステム１０は、加圧された液体コーティング材料の連続流又は供給を生成するためにコントローラ１８のコマンドの下で既知の様式で動作する加圧液体供給部３８を含む。例えば、加圧液体供給部３８は、リザーバからの液体コーティング材料量を吸い上げ、次いで液体コーティング材料の流れをリザーバから流体経路を通してアプリケータ１６に圧送するダイアフラム又はピストンポンプを含んでもよい。加圧液体供給部３８は、通信リンク３９によってコントローラ１８と電気的に接続され、コントローラ１８は、通信リンク３９を介して適切な制御信号を加圧液体供給部３８に通信することによって、液体コーティング材料の温度及び圧力などの動作パラメータを調節することができる。
【００２０】
加圧液体供給部３８は、任意選択的に、コントローラ１８と電気的に結合された従来の温度コントローラ６０と電気的に結合された１つ以上の従来の加熱要素３８ａで構成される。加熱要素３８ａ及び温度コントローラ６０などの温度コントローラなどの従来の加熱要素の構成及び動作は、当業者によって理解される。代替的な実施形態では、アプリケータ１６は、加熱要素（図示せず）を含んでもよく、又は加熱要素（図示せず）は、導管５１、５３、５５のうちの１つに配設されてもよい。加圧液体供給部３８とノズル３１との間の流路内の加熱要素の特定の場所にかかわらず、液体コーティング材料は、基材１２に塗布される前にこの流路内で加熱され得る。
【００２１】
アプリケータ１６は、加圧液体供給部３８と流体連通する液体入口３６を含む。液体コーティング材料は、液体入口３６を通して加圧液体供給部３８からアプリケータ１６に供給され、ノズル３１内の分注オリフィス（図示せず）からの分注を調節する。本体３０は、加圧流体供給部３２に連結された流体入口４０と、加圧流体をノズル３１内の分注オリフィスの近傍の出口に方向付ける内部通路（図示せず）と、を有し、加圧流体は、アプリケータ１６から噴霧される液体コーティング材料の流れ４２と相互作用して操作するために吐出される。通信リンク４５を介してモーションコントローラ２６と通信する流体レギュレータ４３は、加圧流体供給部３２から流体入口４０への加圧流体の流れを制御する。アプリケータ１６と同様の代表的なアプリケータが、米国特許第７，０２８，８６７号に記載されており、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２２】
引き続き図１を参照すると、「空気過剰流体」（air over fluid、Ａ／Ｆ）レギュレータ５０及び流量計５２は、加圧液体供給部３８からアプリケータ１６の液体入口３６への液体コーティング材料の流路内に位置する。その結果、液体コーティング材料は、加圧液体供給部３８からアプリケータ１６へと移動する際に、Ａ／Ｆレギュレータ５０及び流量計５２を通って流れるように拘束される。Ａ／Ｆレギュレータ５０の液体入力は、導管５１によって加圧液体供給部３８の液体出口と連結される。同様に、Ａ／Ｆレギュレータ５０は、導管５３によって流量計５２の液体入力と連結された液体出口を有し、これは次に、導管５５によってアプリケータ１６の液体入口３６と連結された液体出口を有する。
【００２３】
Ａ／Ｆレギュレータ５０は、流体経路内でアプリケータ１６へと移動する加圧液体材料の流体圧力を制御する。コントローラ１８は、通信リンク５７によってレギュレータ５４と電気的に結合される。一実施形態では、レギュレータ５４は、モーションコントローラ２６から制御電圧を受信し、制御電圧を流体圧力に変換する変換器を含む、「電圧圧力」（voltage to pressure、ＥＰ）レギュレータであってもよい。あるいは、レギュレータ５４は、制御電圧の代わりに、流体圧力に変換するための制御電流又はシリアル通信信号を受信してもよい。レギュレータ５４は、Ａ／Ｆレギュレータ５０を通って流れる液体コーティング材料の流体圧力を制御するのに使用するために、加圧流体をＡ／Ｆレギュレータ５０に供給する。
【００２４】
Ａ／Ｆレギュレータ５０は、加圧液体供給部３８と流量計５２との間の流体経路を画定する導管３５内に位置付けられる。代替的な実施形態では、流量計５２は、流量計５２がＡ／Ｆレギュレータ５０の上流にあるように、加圧液体供給部３８とＡ／Ｆレギュレータ５０との間の流体経路内に位置付けられ得る。この代替的な配置では、液体コーティング材料が流量計５２を通って流れた後に、Ａ／Ｆレギュレータ５０は液体コーティング材料の圧力を変化させる。
【００２５】
コントローラ１８は、流量計５２と通信リンク５９によって電気的に結合される。導管５３から導管５５への液体コーティング材料の流れに応答して、流量計５２は、一連の計数又は電気パルスを生成し、各々は、流量計５２を通って流れる、又は通過する液体コーティング材料の一定の容積を表す。あるいは、流量計５２からの一連の電気パルスは、流量計５２からモーションコントローラ２６に伝送され、次いで、モーションコントローラ２６からコントローラ１８にリレーされてもよい。一実施形態では、流量計５２は、歯車計測器を通る流れに応答して回転する歯車計測器を備えてもよく、既知の容積を表す一定量の回転のために、コントローラ１８への信号ストリームの電気信号として送信されるエンコーダを有する電気パルスを生成する。例えば、歯車計測器は、流量計５２を通って流れる液体コーティング材料の０．０４立方センチメートル毎にパルスを生成してもよい。別の実施形態では、流量計５２は、熱質量流量計を備えてもよい。
【００２６】
コーティングシステム１０は、コントローラ１８に関連付けられたメモリ４４に記憶された、かつ／又は他のコンピュータに記憶された動作サイクル又はシーケンスのライブラリによる命令に従って動作されてもよい。動作シーケンスが呼び出され、特定の動作プログラム（例えばコーティング塗布ルーチン）に入れられ、コントローラ１８によって実行される。コントローラ１８は、コントローラ１８の動作制御下にあるコーティングシステム１０の様々な構造に、動作プログラム全体並びに／あるいは命令及びデータのバッチを電気信号として直接的に又は間接的に（すなわち、有線接続又は無線接続を介して）転送してもよい。
【００２７】
本発明の実施形態の幾つかの態様によれば、１つ以上の製造サイクルがコーティングシステム１０によって実行されてもよい。１つ以上の製造サイクルの実行中に、１つ以上の基材１２が、コントローラ１８によってコーティング塗布ルーチンと整合されてもよい。コーティング塗布ルーチンは、コントローラ１８によって実行されると、コーティングシステム１０に、（例えば、１つ以上の基材１２上に所定のコーティングパターンを形成するため、又は基材１２上の構成要素上又はその周囲に液体コーティング材料を塗布するために）ノズル３１から流れる所定量の液体コーティング材料を１つ以上の基材１２の特定の領域に噴霧させる特定の動作プログラムであってもよい。
【００２８】
コーティング塗布ルーチンは、ユーザによってＨＭＩデバイス１９に入力されたパラメータを含んでもよい。パラメータは、コントローラ１８のメモリ４４に格納され、コーティング塗布ルーチンを生成及び／又は修正するために、直ちに又は続いて使用されてもよい。パラメータは、例えば、所与の製造サイクルのための基材１２の種類、基材１２の識別子、基材１２の説明、補助空気圧、アプリケータ１６の速度、液体コーティング材料の種類、液体コーティング材料の圧力、ノズル３１を通る材料の目標流量、基材１２とアプリケータ１６との間の距離、材料の目標コーティング厚さ、材料の目標コーティング幅、材料の固形分割合、液体コーティング材料の総体積などに対応してもよい。コーティング塗布ルーチンの基礎を形成するパラメータの少なくとも一部は、例えば、異なる環境条件、異なる種類の基材１２、異なる種類の共形コーティング材料に適応するように、又はシステムの使用から生じるコーティングシステム１０の構造の動作の変動を補償するために調節されてもよい。
【００２９】
例えば、図１を参照すると、コントローラ１８は、ＨＭＩデバイス１９に入力されてメモリ４４に記憶されたパラメータに基づいて、基材１２のコーティング塗布ルーチンを取得及び／又は生成することができる。コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチンに基づいて、液体コーティング材料でコーティングされる基材１２の特定の領域を決定してもよい。液体コーティング材料は、特定の領域に、例えばストリップ状又は点状に塗布されてもよい。例示的な一実施形態では、基材１２の２５個の別個の構成要素又は領域が液体コーティング材料のストリップでコーティングされてもよい。
【００３０】
コントローラ１８は、メモリ４４からコーティング塗布ルーチンを取得してもよく、必要であれば、コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチンの態様を修正してもよい。コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチンの動作シーケンスを表す制御信号を、通信リンク２５を介してモーションコントローラ２６に伝送してもよい。モーションコントローラ２６は、通信リンク２１を介してロボット１４にコマンド信号を送信し、ロボット１４に、基材１２に対する所望の場所にコーティング塗布ルーチンに定める指定速度でアプリケータ１６を移動させるように命令してもよい。モーションコントローラ２６は、ロボット１４の移動を制御して、アプリケータ１６を基材１２に沿って平面（例えば、Ｘ及びＹ方向）に移動させ、この移動中に必要に応じてアプリケータ１６内の分注バルブを開閉して、液体コーティング材料を基材１２の所望の構成要素及び領域に塗布する。
【００３１】
具体的には、基材１２上の任意の特定の場所において、モーションコントローラ２６はまた、ソレノイド３４にコマンド信号を提供して、ソレノイド３４の状態を変化させて分注バルブを開かせ、ノズル３１から液体コーティング材料を吐出させる。同時に、モーションコントローラ２６は、ロボット１４にコマンド信号を提供して、基材１２に対するアプリケータ１６の動きを開始させる。液体コーティング材料の流れ４２は、任意選択的に、アプリケータ１６から吐出される流れ４２の成形に影響を及ぼす空気などの補助流体によって操作されてもよい。所定の時間が経過した後、モーションコントローラ２６はその後、バルブコマンド信号の状態を変化させてソレノイド３４をその元の状態に戻す。この動作により、分注バルブを閉じて、アプリケータ１６のノズル３１からの液体コーティング材料の吐出を中断する。モーションコントローラ２６は、ある量の液体コーティング材料が基材１２の複数の構成要素及び領域に塗布されるように、アプリケータ１６の分注バルブをコーティング塗布ルーチンの時間中に複数回（例えば、２５回）開閉させてもよい。
【００３２】
コーティング塗布ルーチン中、又はコーティング塗布ルーチンの実行の準備において、コントローラ１８は、モーションコントローラ２６に電気信号を提供し、これにより、レギュレータ５４にコマンド信号を提供するようにモーションコントローラ２６を促す。レギュレータ５４は、Ａ／Ｆレギュレータ５０に供給される空気圧力を制御して、加圧液体供給部３８からアプリケータ１６に流れる加圧液体コーティング材料の液体圧力を選択する。分注の用途に依存する液体圧力の選択された値は、液体コーティング材料の所望の流量に更に依存し得る。液体コーティング材料の流量は、とりわけ、液体圧力、分注ノズル３１内の吐出オリフィスの直径、材料粘度などの影響を受ける。ノズル３１のファン幅制御によって制御される材料の目標コーティング幅などの、コーティングシステム１０の動作中に噴霧される材料の分布／量に影響を及ぼすパラメータの流量制御の特定のプロセスは、米国特許第９，７８９，４９７号に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている。それにもかかわらず、本明細書に開示される材料の流量を較正するための例示的なプロセスは、噴霧式スプレーノズル３１を利用してもよい。噴霧式スプレーノズル３１を利用することにより、噴霧パターンの幅は、例えばコーティングシステム１０の広範囲の動作圧力を含む、コーティングシステム１０の様々な動作パラメータにわたって比較的一定のままであり得る。
【００３３】
図２は、コーティングシステム１０のノズル３１を介して１つ以上の基材１２に塗布される材料の流量を較正するための例示的なプロセス２００のフロー図を示す。プロセス２００は、少なくとも部分的に、モーションコントローラ２６及び／又はコントローラ１８によって実行されてもよい。一般に、プロセス２００は、ノズル３１を通る材料の受信された目標流量及び、圧力−流れの関係（すなわち、コーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の関係）に基づいてコーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算及び設定することを含む流量制御ルーチン（ステップ２０２〜ステップ２１４）を含み得る。求められた動作流量と受信された目標流量との差が所定の制御範囲（例えば、目標流量の±所定の割合）外である場合には、プロセス２００は、１つ以上の更なる基材１２をコーティングする前に、コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に調節してもよい。
【００３４】
プロセス２００のステップ２０２で、コーティングシステム１０は、ノズル３１を通る材料の目標流量を受信してもよい。例えば、オペレータが目標流量をＨＭＩデバイス１９に入力してもよい。目標流量は、プロセス２００で使用するためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００３５】
本開示の幾つかの態様によれば、コーティングシステム１０によって受信される目標流量は、コーティングシステム１０の受信された動作パラメータに基づいて、手動で又は自動的に計算されてもよい。受信された動作パラメータは、例えば、材料の目標コーティング厚さ、材料の目標コーティング幅、材料の固形分割合、及びコーティングシステム１０のアプリケータ１６の速度を含んでもよい。動作パラメータは、例えば、操作者によってＨＭＩデバイス１９に入力され、目標流量の自動計算のためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００３６】
材料動作パラメータの目標コーティング幅を受信すると、コントローラ１８は、材料の目標コーティング幅を達成する（すなわち、可能な限り正確に）材料のコーティング幅を生成すると予測され得るコーティングシステム１０の動作パラメータを設定してもよい。例えば、コントローラ１８のメモリ４４が、以下の目標コーティング幅の式を含んでもよい。
【数１】
2021512788.tif 000003
【００３７】
目標コーティング幅の式において、「Ｈ」は、ノズル３１の出口と基材１２のノズルに面する表面との間の垂直距離（すなわち、高さ）であり、「θ」は、ノズル３１から発出する材料の噴霧パターンによって形成される角度であり、「Ｗ」は、材料の受信された目標コーティング幅である。角度θは、コーティングシステム１０で利用される特定のスプレーノズル３１及び／又は材料の関数であり得るコーティングシステム１０の別の動作パラメータであってもよい。角度θは、材料がスプレーノズル３１から噴霧される際に（手動で又は自動的に）測定されてもよい。角度θは、操作者によってＨＭＩデバイス１９に入力され、コントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００３８】
幾つかの実施形態では、目標コーティング幅の式は、受信された目標コーティング幅「Ｗ」に補正係数を乗算することによって変更されてもよい。例えば、低粘度材料（例えば、１５０ｃｐｓ未満）の場合、受信された目標コーティング幅「Ｗ」は、材料の低粘度に起因する噴霧パターンから外れた材料の流れを考慮するために、１を超える補正係数（例えば、１．１）によって変更されてもよい。あるいは、他の影響（例えば、材料の表面張力又は収縮）により、１よりも大きいか又は小さい補正係数の使用が有利であってもよい。本明細書に開示される材料の流量を較正するための例示的なプロセスにおいて補正係数が利用される場合、補正係数は、任意の所与のプロセスを通して一定に維持されてもよい。
【００３９】
コントローラ１８は、コーティングシステム１０の動作中に、受信された目標コーティング幅「Ｗ」を達成すると目標コーティング幅の式が予測するノズル３１と基材１２との間の距離Ｈを自動的に計算してもよい。距離Ｈの自動計算は、コントローラ１８のメモリ４４に格納されている目標コーティング幅の式並びに、角度θの値及び受信された目標コーティング幅「Ｗ」の値に基づいてもよい。コントローラ１８は、ロボット１４の動きを制御することによって、コーティングシステム１０のノズル３１と基材１２との間の距離Ｈを計算された距離Ｈに設定してもよい。
【００４０】
目標流量の計算が、以下の目標流量式を手動で又は自動的に解くことを含んでもよい。
【数２】
2021512788.tif 000004
【００４１】
目標流量式において、「Ｔ」は、材料の受信された目標コーティング厚さであり、「Ｗ」は、材料の受信された目標コーティング幅であり、「Ｐ」は、材料の受信された固形分割合であり、「Ｓ」は、アプリケータ１６の受信された速度であり、「ＦＲ」は計算された目標流量である。材料の受信された固形分割合は、体積割合である。目標流量式における計算された目標流量「ＦＲ」は、目標体積流量である。計算された目標流量「ＦＲ」は、当業者に容易に理解されるように、計算された目標流量「ＦＲ」に材料の密度を乗じることによって、質量流量に変換され得る。適切な場合には、式を解くことが、入力された動作パラメータ間の任意の単位の不一致を正規化するための単位変換も含み得ることが、当業者に容易に理解されよう。目標流量が自動的に計算されると、コントローラ１８は、メモリ４４に格納されている動作パラメータを呼び出し、動作パラメータを利用して、ＦＲ、すなわちノズル３１を通る材料の計算された目標流量に関する目標流量式を解いてもよい。したがって、計算された目標流量は、プロセス２００で利用されるステップ２０２で受信された目標流量に対応し得る。
【００４２】
本開示の幾つかの態様によれば、操作者によって入力された動作パラメータを使用して計算された目標流量が、コーティングシステム１０の所定の流量容量範囲外であると判定され得る。コーティングシステム１０の所定の流量容量範囲は、当業者に容易に理解されるように、コーティングシステム１０の容量及び／又はコーティング材料の特性の関数であり得る、コーティングシステム１０によって確実に達成可能な流量の範囲であってもよい。計算された目標流量が所定の流量容量範囲外であるという判定に応答して、アプリケータ１６の速度の動作パラメータは、計算された目標流量を所定の流量容量範囲内とするように調節されてもよい。コーティング特性に影響を及ぼす、目標流量式に入力される残りの動作パラメータ（すなわち、目標コーティング厚さ、材料の目標コーティング幅、材料の固形分割合）を一定に保ちながらアプリケータ１６の速度の動作パラメータを調節することにより、操作者の所望するコーティング特性を変更することなく、計算された目標流量を所定の流量容量範囲内に調節することが可能となる。アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節が、反復プロセスの結果であってもよい。例えば、目標流量式から計算された目標流量が所定の流量容量範囲内となるまで、アプリケータ１６の速度の動作パラメータを反復的に調節し、再入力してもよい。
【００４３】
あるいは、アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節が、設定された目標流量を使用してアプリケータ１６の速度の動作パラメータに関する目標流量式を解く計算と、他の全ての動作パラメータを一定に維持することとの結果であってもよい。設定された目標流量は、例えば、所定の流量容量範囲の限界であってもよく、あるいは所定の流量容量範囲内の任意の流量であってもよい。非限定的な数値例として、例示的なコーティングシステム１０の所定の流量容量範囲は、０．１ｍｌ／分〜１０．０ｍｌ／分であってもよい。操作者によって入力された動作パラメータを使用した目標流量が、１２．０ｍｌ／分（すなわち、所定の流量容量範囲外）であると計算される場合、目標流量は、１０．００ｍｌ／分（すなわち、例示的なコーティングシステム１０の所定の流量容量範囲の上限）に設定されてもよい。アプリケータ１６の速度の動作パラメータが、設定された目標流量を使用してアプリケータ１６の速度の動作パラメータに関する目標流量式を解くこと及び他の全ての動作パラメータを一定に維持することによって調節されてもよい。すなわち、目標流量式は、以下の調節された速度式としてアプリケータ１６の速度を求めるように書き換えることができる。
【数３】
2021512788.tif 000005
【００４４】
調節された速度式では、「Ｔ」は、材料の受信された目標コーティング厚さであり、「Ｗ」は、材料の受信された目標コーティング幅であり、「Ｐ」は、材料の受信された固形分割合であり、「ＦＲ’」は設定された目標流量であり、「Ｓ’」は、アプリケータ１６の調節された速度である。材料の受信された固形分割合は、体積割合である。目標流量式における設定された目標流量「ＦＲ’」は、目標体積流量である。設定された目標流量「ＦＲ’」は、当業者に容易に理解されるように、設定された目標流量「ＦＲ’」に材料の密度を乗じることによって、質量流量に変換され得る。適切な場合には、式を解くことが、入力された動作パラメータ間の任意の単位の不一致を正規化するための単位変換も含み得ることが、当業者に容易に理解されよう。アプリケータ１６の調節された速度は、例えば自動的に計算されてもよく、それによってコントローラ１８は、メモリ４４に格納された動作パラメータ及び設定された目標流量を呼び出し、これを、Ｓ’の調節された速度、すなわち、アプリケータ１６の調節された速度式を解くために利用してもよい。したがって、コーティングシステム１０は、アプリケータ１６の調節された速度及び設定された目標流量で動作され得る。設定された目標流量が、ステップ２０２で受信した目標流量に対応してもよい。
【００４５】
ステップ２０４で、コーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算してもよい。コーティングシステム１０の第１の動作圧力は、ノズル３１を通る材料の目標流量及び圧力−流れの関係に基づいて計算されてもよい。加えて、コーティングシステム１０の動作圧力は、第１の動作圧力に設定されてもよい。例えば、コントローラ１８の指令により、加圧液体供給部３８のポンプの動作は、アプリケータ１６に供給される材料の動作圧力を増加又は減少させて、コーティングシステム１０を第１の動作圧力に設定するように調節されてもよい。
【００４６】
圧力−流れの関係は、ノズル３１の構造及びノズル３１を通過する材料の特性の関数であってもよい。圧力−流れの関係は、例えば、ノズル３１から放出される材料の特定の動作流量（例えば目標流量）を達成し、操作者の所望するコーティング特性（例えば目標コーティング厚さ）をもたらすと予測されるコーティングシステム１０の動作圧力（例えば第１の動作圧力）を求めるために使用されてもよい。幾つかの実施形態では、圧力−流れの関係は、操作者によってＨＭＩデバイス１９に入力され、プロセス２００で使用するためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００４７】
あるいは、圧力−流れの関係が計算されてもよい。例えば、コーティングシステム１０が第１の較正圧力で動作している間に、材料がノズル３１から例えば容器内に放出され、ノズル３１から放出された材料の第１の流量が求められてもよい。材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間が測定されてもよく、これを使用して第１の流量が求められてもよい。例えば、材料が加圧液体供給部３８からアプリケータ１６外へと流れるのに伴い、流量計５２は、一定量の材料が流量計５２を通過する毎に、カウント又は電気パルスをコントローラ１８に送信してもよい。別の例として、放出された材料の量を、加圧液体供給部３８内に残留している材料の重量の差に基づいて測定してもよい。更に別の実施例によれば、容器内に収集された材料の量を測定してもよい。材料の量を、体積及び／又は重量で測定してもよい。コントローラ１８は、例えば、材料が放出される総時間を測定してもよい。当業者に容易に理解されるように、材料の第１の流量を、測定された材料放出時間量にわたって放出された材料の測定された量から求めてもよい。
【００４８】
コーティングシステム１０の動作圧力を、第１の較正圧力とは異なる（すなわち、より高いか又はより低い）第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力に調節してもよい。コーティングシステム１０は、コーティングシステム１０が、第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力で動作している間にノズル３１から材料を放出してもよく、ノズル３１から放出される材料の第２、第３、第４、．．．第ｎの流量が求められてもよい。すなわち、材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間量を（例えば、上述の技術のいずれかに従って）測定してもよく、これを各流量の計算に使用してもよい。
【００４９】
圧力−流れの関係を、第１の較正圧力及び第１の流量に基づいて計算してもよい。圧力−流れの関係を、第１の較正圧力及び対応する第１の流量に加えて、例えば、第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力及び、対応する第２、第３、第４、．．．第ｎの流量に基づいて計算してもよい。当業者に容易に理解されるように、圧力−流量の関係を、任意の数の較正圧力及び対応する流量に基づいて、例えば、単純な線形回帰モデルとして計算／モデル化してもよい。流量と動作圧力との関係を、比例しているものと推定してもよい。したがって、単一の較正圧力及び対応する測定された流量のみを使用して、関係をモデル化してもよい。あるいは、関係は、複数の動作圧力及び対応する流量を使用して、圧力と流量との比例の推定を必要とせずにモデル化されてもよい。モデルを、既知の流量／圧力に基づいて圧力／流量を計算するための予測関数として使用してもよい。したがって、モデルを使用して、ステップ２０２で受信した目標流量に基づき、コーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算してもよく、コーティングシステム１０の動作圧力を、第１の動作圧力に設定してもよい。
【００５０】
ステップ２０６で、基材１２又はその一部分（例えば、基材１２のノズルに面する表面の一部）を、材料でコーティングしてもよい。すなわち、コーティングシステム１０が第１の動作圧力で動作している間に、基材１２の少なくとも一部に、ノズル３１を通って流れる材料を噴霧してもよい。あるいは、基材１２の噴霧は、後述するステップ２１４まで遅延されてもよい。この点に関して、ステップ２０６の噴霧は、例えば容器又はパージカップの表面などの任意の表面に対して行われてもよい。
【００５１】
ステップ２０８で、材料の動作流量を求めてもよい。例えば、基材１２のコーティング中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の動作流量を、その場で（in situ）求めてもよい。すなわち、基材１２が材料でコーティングされるのに伴い、測定された時間量にわたって材料の量を測定してもよい。例えば、材料が加圧液体供給部３８からアプリケータ１６外へと流れるのに伴い、流量計５２は、測定された時間にわたって、一定量の材料が流量計５２を通過する毎に、カウント又は電気パルスをコントローラ１８に送信してもよい。別の例として、基材１２に塗布された材料の量を、加圧液体供給部３８内に残留している材料の重量の差に基づいて測定してもよい。材料の量を、体積及び／又は重量で測定してもよい。
【００５２】
あるいは、基材１２に材料が噴霧された後、コーティングシステム１０が第１の動作圧力で動作している間に、材料がノズル３１から例えば容器内に更に放出され、ノズル３１から放出された材料の動作流量が求められてもよい。例えば、材料が加圧液体供給部３８からアプリケータ１６を出て容器内に流入するのに伴い、流量計５２は、一定量の材料が流量計５２を通過する毎に、カウント又は電気パルスをコントローラ１８に送信してもよい。別の例として、容器内に放出された材料の量を、加圧液体供給部３８内に残留している材料の重量の差に基づいて測定してもよい。更に別の実施例によれば、容器内に収集された材料の量を測定してもよい。材料の量を、体積及び／又は重量で測定してもよい。コントローラ１８は、例えば、材料が放出される総時間を測定してもよい。当業者に容易に理解されるように、第１の動作圧力における材料の流量を、測定された材料噴霧／放出時間量にわたる測定された材料量から求めてもよい。
【００５３】
ステップ２１０において、ステップ２０８で求められた材料の動作流量を、受信された目標流量と比較してもよく、求められた動作流量が所定の制御範囲外であるか否かを判定してもよい。所定の制御範囲は、例えば、目標流量の±５％以内であってもよい。別の例では、所定の制御範囲は、目標流量の±１％以内であってもよい。求められた動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲外である場合、プロセス２００はステップ２１２に進んでもよい。
【００５４】
幾つかの実施形態では、プロセス２００のステップ２０８及びステップ２１０を、ステップ２０６の間、すなわち、基材１２を第１の動作圧力でコーティングしている間に実行してもよい。例えば、基材１２のコーティング中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の動作流量を求め（すなわち、測定し）、その場で（in situ）目標流量と比較してもよい。材料の測定された動作流量が所定の制御範囲外である場合、ステップ２０６で、基材１２のコーティング中にアプリケータ１６の速度を補償（すなわち、調節）してもよい。基材１２のコーティング中にアプリケータ１６の速度を調節することにより、基材１２上に得られるコーティングが、例えば、材料の目標コーティング厚さにより密に近似してもよい。
【００５５】
アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節は、測定された動作流量と目標動作流量との差に比例してもよい。あるいは、アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節は、以下の修正及び調節された速度式を解く計算の結果であってもよい。
【数４】
2021512788.tif 000006
【００５６】
修正及び調節された速度式では、「Ｔ」は、材料の受信された目標コーティング厚さであり、「Ｗ」は、材料の受信された目標コーティング幅であり、「Ｐ」は、材料の受信された固形分割合であり、「ＦＲ’’」は測定された動作流量であり、「Ｓ’」は、アプリケータ１６の調節された速度である。材料の受信された固形分割合は、体積割合である。目標流量式における測定された動作流量「ＦＲ’」は、目標体積流量である。測定された動作流量「ＦＲ’’」は、当業者に容易に理解されるように、測定された動作流量「ＦＲ’’」に材料の密度を乗じることによって、質量流量に変換され得る。適切な場合には、式を解くことが、入力された動作パラメータ間の任意の単位の不一致を正規化するための単位変換も含み得ることも、当業者に容易に理解されよう。アプリケータ１６の調節された速度は、例えば自動的に計算されてもよく、それによってコントローラ１８は、メモリ４４に格納された動作パラメータ及び測定された動作流量「ＦＲ’’」を呼び出し、これを、Ｓ’の調節された速度、すなわち、アプリケータ１６の調節された速度式を解くために利用してもよい。したがって、コーティングシステム１０は、測定された動作流量が所定の制御範囲外であるというその場での（in situ）判定に応答して、アプリケータ１６の調節された速度で動作され得る。
【００５７】
求められた動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲内にある場合、プロセス２００は、ステップ２０８で求められた材料の動作流量をコントローラ１８のメモリ４４に記憶し、ステップ２１４に直接進んでもよい。加えて、プロセス２００の複数の局面が繰り返され、ステップ２１０以降の繰り返しが交互状態をもたらし、これがプロセス２００のステップ２１２を開始させてもよい。例えば、ステップ２１４（以下に記載）では更なる基材１２がコーティングされるので、これを、ステップ２０６でプロセス２００を再開させることと見なすこともできる。ステップ２０８及びステップ２１０を２回、３回、４回、．．．ｎ回繰り返す間に、それぞれ第２、第３、第４、．．．第ｎの動作流量を求め、受信された目標流量と比較し、コントローラ１８のメモリ４４に記憶してもよい。続いて求められた動作流量のいずれかと目標流量との差が所定の制御範囲外である場合、プロセス２００はステップ２１２に進んでもよい。
【００５８】
更に、ステップ２０８の繰り返しの結果として、求められた動作流量のそれぞれに基づき、傾向を計算（すなわち、コントローラ１８を介して手動で又は自動的に）してもよい。計算された傾向が、プロセス２００のステップ２１２を開始させる交互状態を形成してもよい。プロセス２００は、求められた動作流量が所定の制御範囲内にある場合であっても、計算された傾向に基づいてステップ２１０からステップ２１２へと進んでもよい。例えば、本発明の幾つかの実施形態によれば、（例えばステップ２１２で）コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に調節する前に、コントローラ１８は、（例えばステップ２１０で）動作流量と目標流量との比較に応答して、第１の動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲内にあると判定してもよい。続いて、コントローラ１８は、コーティングシステム１０に、コーティングシステム１０の第１の動作圧力でノズル３１を通って流れる材料を基材１２又は別の基材１２の少なくとも一部へと噴霧させてもよい。コントローラ１８は、基材１２又は別の基材１２の少なくとも一部の噴霧に続いて、第１の動作圧力での材料の第２の動作流量を求めてもよく、第２の動作流量は、第１の動作流量と異なってもよい。コントローラ１８は、第１の動作流量と第２の動作流量との間の変化率を計算してもよい。プロセス２００は、ステップ２１２（以下で論じる）に進んでもよく、ここでコントローラ１８は、第１の動作流量と第２の動作流量との間の変化率に応答して、コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に調節してもよい。
【００５９】
一般に、プロセス２００のステップ２０６〜ステップ２１４の繰り返し毎に動作流量の変化率を計算することができる。変化率が所定の値を超える場合、ステップ２１２は、上述の動作流量が所定の制御範囲外であると判定された場合と同様に実行されてもよい。本開示の幾つかの態様によれば、コーティングシステム１０の動作圧力を、動作流量が所定の制御範囲外となる前に調節してもよい。
【００６０】
ステップ２１２で、コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に調節してもよい。例えば、コントローラ１８の指令により、加圧液体供給部３８のポンプの動作は、アプリケータ１６に供給される材料の動作圧力を増加又は減少させて、コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に設定するように調節されてもよい。一例では、コーティングシステム１０の動作圧力を、求められた動作流量と目標流量との間の求められた差に比例して、第１の動作圧力から第２の動作圧力まで増加又は減少させてもよい。非限定的な数値例として、求められた動作流量が目標流量よりも２％高い場合、第２の動作圧力は、第１の動作圧力よりも２％低くなり得る。
【００６１】
別の例では、コーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の圧力−流れの関係は、目標流量を達成するのに必要な第２の動作圧力を求めるために計算又は再計算されてもよい。すなわち、求められた動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲外であるという判定の代わりに、又はこれに加えて、材料の特性（例えば、粘度）及びノズル３１の構造（例えば、温度の上昇による膨張）のうちの少なくとも１つが、コーティングシステム１０の動作中に変化したと判定されてもよい。この結果、ステップ２０４で利用されるコーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の圧力−流れの関係が、材料／コーティングシステム１０を表すものでなく、圧力−流れの関係が、上述の技術のうちのいずれかに基づいて再計算又は再較正されてもよい。
【００６２】
例えば、プロセス２００は、動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲外であるという判定（例えばステップ２１０）に続いて、コーティングシステム１０の動作圧力を第２の動作圧力に調節する（例えばステップ２１２）前に、コーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の圧力−流れの関係を再較正することを含んでもよい。
【００６３】
圧力−流れの関係の再較正は、操作者によって決定され、ＨＭＩデバイス１９に入力され、プロセス２００で使用するためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００６４】
あるいは、圧力−流れの関係の再較正が、計算又は再計算の結果であってもよい。例えば、コーティングシステム１０が第１の較正圧力で動作している間に、材料がノズル３１から例えば容器内に放出され、ノズル３１から放出された材料の第１の流量が求められてもよい。材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間が測定されてもよく、これを使用して第１の流量が求められてもよい。例えば、材料が加圧液体供給部３８からアプリケータ１６外へと流れるのに伴い、流量計５２は、一定量の材料が流量計５２を通過する毎に、カウント又は電気パルスをコントローラ１８に送信してもよい。別の例として、放出された材料の量を、加圧液体供給部３８内に残留している材料の重量の差に基づいて測定してもよい。更に別の実施例によれば、容器内に収集された材料の量を測定してもよい。材料の量を、体積及び／又は重量で測定してもよい。コントローラ１８は、例えば、材料が放出される総時間を測定してもよい。当業者に容易に理解されるように、材料の第１の流量を、測定された材料放出時間量にわたって放出された材料の測定された量から求めてもよい。
【００６５】
コーティングシステム１０の動作圧力を、第１の較正圧力とは異なる（すなわち、より高いか又はより低い）第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力に調節してもよい。コーティングシステム１０は、コーティングシステム１０が、第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力で動作する間にノズル３１から材料を放出してもよく、ノズル３１から放出された材料の第２、第３、第４、．．．第ｎの流量が求められてもよい。すなわち、材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間量を（例えば、上述の技術のいずれかに従って）測定してもよく、これを各流量の計算に使用してもよい。
【００６６】
再較正された圧力−流れの関係を、第１の較正圧力及び第１の流量に基づいて計算してもよい。再較正された圧力−流れの関係を、第１の較正圧力及び対応する第１の流量に加えて、例えば、第２、第３、第４、．．．第ｎの較正圧力及び、対応する第２、第３、第４、．．．第ｎの流量に基づいて計算してもよい。当業者に容易に理解されるように、再較正された圧力−流量の関係を、任意の数の較正圧力及び対応する流量に基づいて、例えば、単純な線形回帰モデルとして計算／モデル化してもよい。流量と動作圧力との関係を、比例しているものと推定してもよい。したがって、単一の較正圧力及び対応する測定された流量のみを使用して、関係をモデル化してもよい。あるいは、関係は、複数の動作圧力及び対応する流量を使用して、圧力と流量との比例の推定を必要とせずにモデル化されてもよい。モデルを、既知の流量／圧力に基づいて圧力／流量を計算するための予測関数として使用してもよい。したがって、モデルを使用して、ステップ２０２で受信した目標流量に基づき、コーティングシステム１０の第２の動作圧力を計算してもよく、コーティングシステム１０の動作圧力を、第２の動作圧力に設定してもよい。
【００６７】
図２に示すように、プロセス２００は、ステップ２１２の完了時に直接ステップ２１４に進むことができる。あるいは、プロセス２００は反復的であってもよく、ステップ２１２の完了時に、プロセス２００はステップ２１４に進む前にステップ２０８及びステップ２１０を繰り返してもよい。プロセス２００は、ステップ２０８及びステップ２１０を繰り返すことにより、ステップ２１４に進む前に、第２の動作圧力での材料の動作流量が所定の制御範囲内にあると確認（すなわち、判定）してもよい。本開示の幾つかの態様によれば、第２の動作圧力における材料の動作流量の確認が、以下に記載のプロセス２００のステップ２１４で提供される更なる基材１２へのコーティングの品質を改善してもよい。
【００６８】
流量制御ルーチンが完了すると、ステップ２１４で、更なる基材１２に材料をコーティングしてもよい。更なる基材１２は、コーティングシステム１０によって実行される１つ以上の製造サイクルに従ってコーティングされてもよい。１つ以上の製造サイクルの実行中に、１つ以上の基材１２が、コントローラ１８によってコーティング塗布ルーチンと整合されてもよい。上述のように、コーティング塗布ルーチンは、コントローラ１８によって実行されると、コーティングシステム１０に、ノズル３１から流れる所定量の液体コーティング材料を１つ以上の基材１２の特定の領域に噴霧させる特定の動作プログラムであってもよい。製造サイクル及び関連するコーティング塗布ルーチンは、ユーザによって生成され、ＨＭＩデバイス１９を介してコントローラ１８に入力されてもよい。加えて又は代わりに、製造サイクル及び／又はコーティング塗布ルーチンの幾つかの態様は、本明細書に記載のプロセスのいずれかに従って決定されてもよい。
【００６９】
複数の製造サイクルが行われる場合、ステップ２１４は、コーティングシステム１０を通って流れる材料の体積の（例えば、流量計５２によってその場で（in situ）測定された）測定値に基づき、これらの様々な製造サイクルにわたってコーティングプロセスの一貫性を維持するようにコーティングシステム１０を制御することを含んでもよい。例えば、コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の目標総体積を受信し、受信した目標総体積をメモリ４４に記憶してもよい。目標総体積は、ユーザによってＨＭＩデバイス１９を介してコントローラ１８に入力されてもよい。
【００７０】
あるいは、目標総体積は、製造サイクルの実際の実行中に収集された体積測定値に基づいて、コーティングシステム１０によって設定されてもよい。例えば、コーティングシステム１０は、コーティングシステム１０がコーティング塗布ルーチンを動作させている間に、ノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することによって、較正製造サイクルを実行してもよい。コーティングシステム１０のコントローラ１８は、較正製造サイクルの実行と同時に、コーティング塗布ルーチンの動作中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の較正体積測定値を収集してもよい。例えば、体積測定値は、流量計５２によって収集されてもよい。コントローラ１８は、較正製造サイクルの実行完了に続いて、収集された較正体積測定値に基づき、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れた材料の較正総体積を求めてもよい。当業者に容易に理解されるように、較正総体積は、例えば、較正製造サイクル中に収集されたその場での（in situ）較正体積測定値のそれぞれの合計によって求められてもよい。較正総体積を求めると、コントローラ１８は、目標総体積を較正総体積と同等の値に設定してもよい。したがって、目標総体積は、コーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０により、製造サイクルの実際の実行に応答して設定されてもよい。
【００７１】
目標総体積が設定された後、コーティングシステム１０は、同じ又は実質的に同様のコーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０により、例えば第１の製造サイクルなど１つ以上の後続の製造サイクルを実行してもよい。第１の製造サイクルの実行が、コーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０のノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することを含んでもよい。コントローラ１８は、第１の製造サイクルの実行と同時に、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の第１の体積測定値を収集してもよい。上述のように、体積測定値は、例えば流量計５２によって収集されてもよい。コントローラ１８は、第１の製造サイクルの実行完了に続いて、収集された第１の体積測定値に基づき、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れた材料の第１の総体積を求めてもよい。
【００７２】
コントローラ１８は、次いで、第１の総体積を目標総体積と比較してもよい。本発明の幾つかの実施形態によれば、コントローラ１８は、第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲外であるか否かを判定してもよい。所定の体積制御範囲は、例えば、目標総体積の±５％以内であってもよい。他の幾つかの実施形態では、所定の体積制御範囲は、目標総体積の±１％以内であってもよい。第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲内にあるとコントローラ１８が判定した場合、コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチンを調節することなく、コーティングシステム１０に後続の製造サイクルを実行するように指示してもよい。
【００７３】
あるいは、第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲外にあるとコントローラ１８が判定した場合、コントローラ１８は、後続の製造サイクルの実行前にコーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節してもよい。コーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、複数の製造サイクルにわたってコーティングプロセスの一貫性を維持するために、第１の総体積と目標総体積との差を補償すると予測される方法で調節されてもよい。
【００７４】
例えば、コントローラ１８によって調節されるコーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、コーティングシステム１０のアプリケータ１６の速度、及び／又はコーティングシステム１０を通って流れる材料の圧力を含んでもよい。コーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、第１の総体積と目標総体積との差に比例して調節されてもよい。例えば、第１の総体積が目標総体積未満であると判定される場合、第１の総体積と目標総体積との差に比例してアプリケータ１６の速度を低下させ、及び／又はコーティングシステム１０を通って流れる材料の圧力を増加させてもよく、逆もまた同様である。
【００７５】
幾つかの実施形態では、第１の総体積と目標体積との差が体積制御範囲内にあるとコントローラ１８が判定した場合であっても、動作パラメータが調節されてもよい。例えば、コントローラ１８は、複数の完了した製造サイクルから収集された複数の総体積測定値をメモリ４４に記憶してもよい。コントローラ１８は、複数の完了した製造サイクルにわたる総体積測定値間の変化率が所定のしきい値に達したと判定し、これに応答して動作パラメータを調節してもよい。
【００７６】
コーティング塗布ルーチンの動作パラメータが調節されると、コーティングシステム１０は、調節された動作パラメータでコーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０のノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することにより、１つ以上の後続の製造サイクルを実行してもよい。本発明の幾つかの態様によれば、複数の製造サイクルにわたって総体積を監視することにより、経時的な材料の流れの変動を容易に補償することが可能である。
【００７７】
プロセス２００のステップの少なくとも一部が反復的であってもよい。例えば、ステップ２１４で更なる基材１２がコーティングされる場合、これがステップ２０６でプロセス２００を再開すると見なされてもよく、これにより、ステップ２０６〜ステップ２１４の流量制御ルーチンは、必要に応じて、ステップ２１０及びステップ２１２に記載されるように、更なる基材１２をコーティングする際などに、コーティングシステム１０の圧力を反復的に調節し続けることができる。
【００７８】
図３は、コーティングシステム１０のノズル３１を介して１つ以上の基材１２に塗布される材料の流量を較正するための別の例示的なプロセス３００のフロー図を示す。プロセス３００は、少なくとも部分的に、モーションコントローラ２６及び／又はコントローラ１８によって実行されてもよい。一般に、プロセス３００は、コーティングシステム１０のための動作パラメータを受信することと、ノズル３１を通る材料の目標流量を計算することと、を含む流量制御ルーチン（ステップ３０２〜ステップ３０８）を含んでもよい。プロセス３００は、ノズル３１を通る材料の目標流量及び、圧力−流れの関係（すなわち、コーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との関係）に基づいて材料の第１の動作圧力を計算することと、基材１２の少なくとも一部に材料を噴霧することと、を更に含んでもよい。
【００７９】
プロセス３００のステップ３０２で、コーティングシステム１０の動作パラメータを受信してもよい。受信された動作パラメータは、例えば、材料の目標コーティング厚さ、材料の目標コーティング幅、材料の固形分割合、及びコーティングシステム１０のアプリケータ１６の速度を含んでもよい。動作パラメータは、例えば、操作者によってＨＭＩデバイス１９に入力され、目標流量の自動計算のためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。
【００８０】
ステップ３０４で、目標流量は、ステップ３０２で受信したコーティングシステム１０の動作パラメータに基づいて手動で又は自動的に計算されてもよい。目標流量の計算は、プロセス２００の態様で上述したように、目標流量式を手動で又は自動的に解くことを含んでもよい。目標流量が自動的に計算されると、コントローラ１８は、メモリ４４に記憶された動作パラメータを呼び出し、動作パラメータを利用して、ノズル３１を通る材料の目標流量に関する目標流量式を解いてもよい。
【００８１】
本開示の幾つかの態様によれば、操作者によって入力された動作パラメータを使用して計算された目標流量が、コーティングシステム１０の所定の流量容量範囲外であると判定され得る。コーティングシステム１０の所定の流量容量範囲は、コーティングシステム１０によって確実に達成され得る流量の範囲であってもよい。プロセス２００の態様で上述したように、計算された目標流量が所定の流量容量範囲外であるという判定に応答して、アプリケータ１６の速度の動作パラメータは、計算された目標流量を所定の流量容量範囲内とするように調節されてもよい。コーティング特性に影響を及ぼす、目標流量式に入力される残りの動作パラメータ（すなわち、目標コーティング厚さ、材料の目標コーティング幅、材料の固形分割合）を一定に保ちながらアプリケータ１６の速度の動作パラメータを調節することにより、操作者の所望するコーティング特性を変更することなく、計算された目標流量を所定の流量容量範囲内に調節することが可能となる。アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節が、反復プロセスの結果であってもよい。例えば、目標流量式から計算された目標流量が所定の流量容量範囲内となるまで、アプリケータ１６の速度の動作パラメータを反復的に調節し、再入力してもよい。
【００８２】
あるいは、アプリケータ１６の速度の動作パラメータの調節が、設定された目標流量を使用してアプリケータ１６の速度の動作パラメータに関する目標流量式を解く計算と、他の全ての動作パラメータを一定に維持することとの結果であってもよい。設定された目標流量は、例えば、所定の流量容量範囲の限界であってもよく、あるいは所定の流量容量範囲内の任意の流量であってもよい。アプリケータ１６の速度の動作パラメータが、設定された目標流量を使用してアプリケータ１６の速度の動作パラメータに関する目標流量式を解くこと及び他の全ての動作パラメータを一定に維持することによって調節されてもよい。すなわち、プロセス２００の態様で上述したように、目標流量式を書き換え、調節された速度式を使用してアプリケータ１６の速度を求めてもよい。アプリケータ１６の調節された速度は、例えば自動的に計算されてもよく、それによってコントローラ１８は、メモリ４４に格納された動作パラメータ及び設定された目標流量を呼び出し、これを利用して、アプリケータ１６の調節された速度に関する調節された速度式を解いてもよい。したがって、コーティングシステム１０は、アプリケータ１６の調節された速度及び設定された目標流量で動作され得る。
【００８３】
ステップ３０６で、コーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算してもよい。コーティングシステム１０の第１の動作圧力は、プロセス２００の態様で上述したように、ノズル３１を通る材料の目標流量及び圧力−流れの関係に基づいて計算されてもよい。加えて、コーティングシステム１０の動作圧力は、第１の動作圧力に設定されてもよい。例えば、コントローラ１８の指令により、加圧液体供給部３８のポンプの動作は、アプリケータ１６に供給される材料の動作圧力を増加又は減少させて、コーティングシステム１０を第１の動作圧力に設定するように調節されてもよい。幾つかの実施形態では、圧力−流れの関係は、操作者によってＨＭＩデバイス１９に入力され、プロセス３００で使用するためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。あるいは、プロセス２００の態様で上述したように、圧力−流れの関係を計算してもよい。
【００８４】
制御ルーチンが完了すると、ステップ３０８で、基材１２又はその一部分に材料をコーティングしてもよい。すなわち、コーティングシステム１０が第１の動作圧力で動作している間に、基材１２の少なくとも一部に、ノズル３１を通って流れる材料を噴霧してもよい。プロセス３００のステップの少なくとも一部が反復的であってもよい。例えば、プロセス３００は、プロセス２００の態様で上述したように、流量を再計算し、コーティングシステム１０の動作圧力を調節するために、ステップ３０４で再開されてもよい。加えて、ステップ３０８は、更なる基材１２の少なくとも一部をコーティングするなどのために繰り返されてもよい。
【００８５】
図４は、コーティングシステム１０のノズル３１を介して１つ以上の基材１２に塗布される材料の流量を較正するための更に別の例示的なプロセス４００のフロー図を示す。プロセス４００は、少なくとも部分的に、モーションコントローラ２６及び／又はコントローラ１８によって実行されてもよい。一般に、プロセス４００は、圧力−流れの関係（すなわち、コーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の関係）を計算することを含む流量制御ルーチン（ステップ４０２〜ステップ４１２）を含んでもよい。プロセス４００は、受信されたノズル３１を通る材料の目標流量及び計算された圧力−流れの関係に基づいてコーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算することと、基材１２の少なくとも一部に材料を噴霧することと、を更に含んでもよい。
【００８６】
ステップ４０２で、コーティングシステム１０が第１の較正圧力で動作している間に、材料がノズル３１から例えば容器内に放出され、ノズル３１から放出された材料の第１の流量が求められてもよい。材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間が測定されてもよく、これを使用して第１の流量が求められてもよい。例えば、材料が加圧液体供給部３８からアプリケータ１６外へと流れるのに伴い、流量計５２は、一定量の材料が流量計５２を通過する毎に、カウント又は電気パルスをコントローラ１８に送信してもよい。別の例として、放出された材料の量を、加圧液体供給部３８内に残留している材料の重量の差に基づいて測定してもよい。更に別の実施例によれば、容器内に収集された材料の量を測定してもよい。材料の量を、体積及び／又は重量で測定してもよい。コントローラ１８は、例えば、材料が放出される総時間を測定してもよい。材料の第１の流量を、測定された材料放出時間量にわたって放出された材料の測定された量から求めてもよい。
【００８７】
ステップ４０４で、コーティングシステム１０の動作圧力は、第１の較正圧力とは異なる（すなわち、より高い、又はより低い）第２の較正圧力に調節されてもよい。コーティングシステム１０が第２の較正圧力で動作している間に、コーティングシステム１０がノズル３１から材料を放出し、第２の較正圧力でノズル３１から放出される材料の第２の流量が求められてもよい。すなわち、材料がノズル３１から放出されるのに伴い、放出された材料の量及び材料が放出される時間量を（例えば、上述の技術のいずれかに従って）測定してもよく、これを第２の流量の計算に使用してもよい。
【００８８】
ステップ４０６で、圧力−流れの関係を、第１の較正圧力、第１の流量、第２の較正圧力及び第２の流量に基づいて計算してもよい。圧力−流れの関係を、第１の較正圧力及び第２の較正圧力並びに対応する第１の流量及び第２の流量に加えて、例えば、第３、第４、第１の較正圧力とは異なる（すなわち、より高いか又はより低い）第ｎの較正圧力及び、上述の第１の流量及び第２の流量と同様の方法で求めることのできる、対応する第３、第４、第１の較正圧力とは異なる（すなわち、より高いか又はより低い）第ｎの流量に基づいて求めてもよい。圧力−流れの関係を、較正圧力及び対応する流量に基づいて、例えば単純な線形回帰モデルとして計算してもよい。単純な線形回帰モデルを、既知の流量／圧力に基づいて圧力／流量を計算するための予測関数として使用してもよい。別の幾つかの実施形態では、流量と動作圧力との関係を、比例しているものと推定してもよい。したがって、プロセス２００の態様で上述したように、単一の較正圧力及び対応する測定された流量のみを使用して、関係をモデル化してもよい。
【００８９】
ステップ４０８で、ノズル３１を通る材料の目標流量を受信してもよい。例えば、オペレータが目標流量をＨＭＩデバイス１９に入力してもよい。目標流量は、プロセス４００で使用するためにコントローラ１８のメモリ４４に記憶されてもよい。本開示の幾つかの態様によれば、コーティングシステム１０によって受信される目標流量は、プロセス２００及びプロセス３００の態様で上述したように、コーティングシステム１０の受信された動作パラメータに基づいて、手動で又は自動的に計算されてもよい。
【００９０】
ステップ４１０で、コーティングシステム１０の第１の動作圧力を計算してもよい。コーティングシステム１０の第１の動作圧力は、プロセス２００の態様で上述したように、ノズル３１を通る材料の目標流量及び圧力−流れの関係に基づいて計算されてもよい。加えて、コーティングシステム１０の動作圧力は、第１の動作圧力に設定されてもよい。例えば、コントローラ１８の指令により、加圧液体供給部３８のポンプの動作は、アプリケータ１６に供給される材料の動作圧力を増加又は減少させて、コーティングシステム１０を第１の動作圧力に設定するように調節されてもよい。
【００９１】
制御ルーチンが完了すると、ステップ４１２で、基材１２又はその一部分に材料をコーティングしてもよい。すなわち、コーティングシステム１０が第１の動作圧力で動作している間に、基材１２の少なくとも一部に、ノズル３１を通って流れる材料を噴霧してもよい。プロセス４００のステップの少なくとも一部が反復的であってもよい。例えば、プロセス４００は、流量を再計算し、コーティングシステム１０の動作圧力を調節するために、ステップ４０２で再開されてもよい。具体的には、プロセス２００の態様で上述したように、材料の特性のうちの少なくとも１つ（例えば、粘度）が変化したことや、スプレーノズル３１の構造（例えば、温度の上昇による膨張）が変化したことが判定されてもよく、また、動作流量と目標流量との差が所定の制御範囲外であることが判定されてもよい。この結果、ステップ４０６で利用されるコーティングシステム１０の動作圧力とノズル３１を通る材料の流量との間の圧力−流れの関係が、材料／コーティングシステム１０を表すものでなくてもよい。したがって、プロセス４００は、ステップ４０２で再開されてもよい。加えて、ステップ４１２は、更なる基材１２の少なくとも一部をコーティングするなどのために繰り返されてもよい。
【００９２】
図５は、コーティングシステム１０のノズル３１を介して１つ以上の基材１２に塗布される材料の流量を較正するための更に別の例示的なプロセス５００のフロー図を示す。プロセス５００は、少なくとも部分的に、モーションコントローラ２６及び／又はコントローラ１８によって実行されてもよい。一般に、プロセス５００は、目標総体積を受信すること、第１の製造サイクルを実行すること及び、第１の製造サイクルのための材料の総体積を求めることを含む流量制御ルーチン（ステップ５０２〜ステップ５１２）を含んでもよい。プロセス５００は、第１の総体積と目標総体積とを比較すること及び、比較に基づいてコーティング塗布ルーチンのパラメータを調節するか否かを決定することを更に含んでもよい。
【００９３】
具体的には、プロセス５００は、コーティングシステム１０によって実行される１つ以上の製造サイクルに従って１つ以上の基材１２をコーティングすることを含んでもよい。１つ以上の製造サイクルの実行中に、１つ以上の基材１２が、コントローラ１８によってコーティング塗布ルーチンと整合されてもよい。上述のように、コーティング塗布ルーチンは、コントローラ１８によって実行されると、コーティングシステム１０に、ノズル３１から流れる所定量の液体コーティング材料を１つ以上の基材１２の特定の領域に噴霧させる特定の動作プログラムであってもよい。製造サイクル及び関連するコーティング塗布ルーチンは、ユーザによって生成され、ＨＭＩデバイス１９を介してコントローラ１８に入力されてもよい。加えて又は代わりに、製造サイクル及び／又はコーティング塗布ルーチンの幾つかの態様は、本明細書に記載のプロセスのいずれかに従って決定されてもよい。複数の製造サイクルが行われる場合、プロセス５００は、コーティングシステム１０を通って流れる材料の体積の（例えば、流量計５２によってその場で（in situ）測定された）測定値に基づき、これらの様々な製造サイクルにわたってコーティングプロセスの一貫性を維持するようにコーティングシステム１０を制御することを含んでもよい。
【００９４】
例えば、ステップ５０２で、コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の目標総体積を受信し、受信した目標総体積をメモリ４４に記憶してもよい。目標総体積は、ユーザによってＨＭＩデバイス１９を介してコントローラ１８に入力されてもよい。
【００９５】
あるいは、目標総体積は、製造サイクルの実際の実行中に収集された体積測定値に基づいて、コーティングシステム１０によって設定されてもよい。例えば、コーティングシステム１０は、コーティングシステム１０がコーティング塗布ルーチンを動作させている間に、ノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することによって、較正製造サイクルを実行してもよい。コーティングシステム１０のコントローラ１８は、較正製造サイクルの実行と同時に、コーティング塗布ルーチンの動作中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の較正体積測定値を収集してもよい。例えば、体積測定値は、流量計５２によって収集されてもよい。コントローラ１８は、較正製造サイクルの実行完了に続いて、収集された較正体積測定値に基づき、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れた材料の較正総体積を求めてもよい。当業者に容易に理解されるように、較正総体積は、例えば、較正製造サイクル中に収集されたその場での（in situ）較正体積測定値のそれぞれの合計によって求められてもよい。較正総体積を求めると、コントローラ１８は、目標総体積を較正総体積と同等の値に設定してもよい。したがって、目標総体積は、コーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０により、製造サイクルの実際の実行に応答して設定されてもよい。
【００９６】
目標総体積が設定された後、プロセス５００のステップ５０４で、コーティングシステム１０は、同じ又は実質的に同様のコーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０により、例えば第１の製造サイクルなど１つ以上の後続の製造サイクルを実行してもよい。第１の製造サイクルの実行が、コーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０のノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することを含んでもよい。
【００９７】
ステップ５０６で、コントローラ１８は、第１の製造サイクルの実行と同時に、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れる材料の第１の体積測定値を収集してもよい。上述のように、体積測定値は、例えば流量計５２によって収集されてもよい。コントローラ１８は、第１の製造サイクルの実行完了に続いて、収集された第１の体積測定値に基づき、コーティング塗布ルーチン中にコーティングシステム１０を通って流れた材料の第１の総体積を求めてもよい。
【００９８】
ステップ５０８で、コントローラ１８は、第１の総体積を目標総体積と比較してもよい。本発明の幾つかの実施形態によれば、コントローラ１８は、第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲外であるか否かを判定してもよい。所定の体積制御範囲は、例えば、目標総体積の±５％以内であってもよい。他の幾つかの実施形態では、所定の体積制御範囲は、目標総体積の±１％以内であってもよい。第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲内にあるとコントローラ１８が判定した場合、プロセスはステップ５１２に直接進み、コントローラ１８は、コーティング塗布ルーチンを調節することなく、コーティングシステム１０に後続の製造サイクルを実行するように指示してもよい。
【００９９】
あるいは、第１の総体積と目標総体積との差が所定の体積制御範囲外にあるとコントローラ１８が判定した場合、プロセス５００はステップ５１０に進み、ここでコントローラ１８は、後続の製造サイクルの実行前にコーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節してもよい。コーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、複数の製造サイクルにわたってコーティングプロセスの一貫性を維持するために、第１の総体積と目標総体積との差を補償すると予測される方法で調節されてもよい。例えば、コントローラ１８によって調節されるコーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、コーティングシステム１０のアプリケータ１６の速度、及び／又はコーティングシステム１０を通って流れる材料の圧力を含んでもよい。コーティング塗布ルーチンの動作パラメータは、第１の総体積と目標総体積との差に比例して調節されてもよい。例えば、第１の総体積が目標総体積未満であると判定される場合、第１の総体積と目標総体積との差に比例してアプリケータ１６の速度を低下させ、及び／又はコーティングシステム１０を通って流れる材料の圧力を増加させてもよく、逆もまた同様である。
【０１００】
幾つかの実施形態では、第１の総体積と目標体積との差が体積制御範囲内にあるとコントローラ１８が判定した場合であっても、動作パラメータが調節されてもよい。例えば、コントローラ１８は、複数の完了した製造サイクルから収集された複数の総体積測定値をメモリ４４に記憶してもよい。コントローラ１８は、複数の完了した製造サイクルにわたる総体積測定値間の変化率が所定のしきい値に達したと判定し、これに応答して動作パラメータを調節してもよい。
【０１０１】
プロセスがステップ５１２で終了してもよく、これによってコーティングシステム１０が１つ以上の後続の製造サイクルを実行してもよい。ステップ５１０で動作パラメータが調節される場合、調節された動作パラメータを使用して、後続の製造サイクルのうちの少なくとも幾つかを実行してもよい。例えば、コーティング塗布ルーチンの動作パラメータが調節されると、コーティングシステム１０は、調節された動作パラメータでコーティング塗布ルーチンを動作させるコーティングシステム１０のノズル３１を通って流れる材料を１つ以上の基材１２に噴霧することにより、１つ以上の後続の製造サイクルを実行してもよい。あるいは、プロセス５００がステップ５０８からステップ５１２に直接進む場合、コーティング塗布ルーチンの動作パラメータを調節することなく、後続の製造サイクルを実行してもよい。本発明の幾つかの態様によれば、複数の製造サイクルにわたって総体積を監視することにより、経時的な材料の流れの変動を容易に補償することが可能である。
【０１０２】
プロセス５００のステップの少なくとも一部が反復的であってもよい。例えば、プロセス５００は、複数の製造サイクルにわたって材料の流れを連続的に監視するために、製造サイクルの繰り返し毎にステップ５０２で再開されてもよい。
【０１０３】
本開示は、様々な図の様々な実施形態に関連して説明されているが、他の同様の実施形態を使用することができるか、又は記載される実施形態に修正及び追加を行うことができることを理解されたい。したがって、本明細書に記載される方法及びシステムは、任意の単一の実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に基づく広さ及び範囲で解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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