(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２液を混合することによって重合反応が開始して硬化する接着剤の２液を別々のノズルから同時に塗布対象物の被塗布領域に向けて噴霧するスプレーガンと、
照射される平行なレーザ光が上記スプレーガンから噴霧される接着剤の円錐軸に直交して横切り受光するように配置された投光器および受光器と、
センサ信号値と接着剤の塗布量との相関関係が１次の回帰式として与えられる換算式と塗布量の規格値とを記憶していて、上記換算式で近似できる範囲で、投受光器間の空間に接着剤が噴霧される直前の受光器のレーザ光量に対する接着剤噴霧中の受光器のレーザ光量の割合に応じた信号を積分して得られるセンサ信号値から上記換算式に基づいて接着剤の塗布量を求めるようにして塗布量の計測を行うと共に、接着剤噴霧中の塗布量が上記規格値を満たすか否かの合否判定を行う演算手段と
を備え、
上記演算手段は、接着剤の噴霧状態と塗布量を変化させるパラメータの設定値を変化させて収集した噴霧時間中のセンサ信号値と接着剤の塗布量を、センサ信号値を横軸に、塗布量を縦軸にとった２次元座標系にプロットし、最小二乗近似法で求めた３次の回帰式Ｈと１次の回帰式Ｉに基づいて、管理規格中央値の塗布量と当該管理規格中央値の塗布量を得るセンサ信号値における３次の回帰式Ｈの微分係数との相関を示す１次の回帰式Ｊ、及びこの微分係数と１次の回帰式Ｉの回帰係数の相関を示す１次の回帰式Ｋを求め、回帰式Ｊを回帰式Ｋに代入して求めた１次式を上記換算式の校正式Ｌとして、校正をする際に収集したセンサ信号値と接着剤の塗布量を校正式Ｌに代入してセンサ信号値と接着剤の塗布量の換算式を導出する
ことを特徴とする接着剤塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２液を混合することによって硬化する接着剤を噴霧塗布する接着剤塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、例えば特開昭６１−２２５６０８号公報に示された従来の塗布材の塗布むらを検出する装置を示す概略図である。図９において、１は乾燥炉、２は磁性体の粉末が塗布され乾燥炉１で乾燥された磁気テープ、３はローラ、４はローラ３を介して磁気テープ２を巻き取るドラム、５は磁気テープ２の走行路の途中の下方に、磁気テープ２の走行方向と直交するように配置された棒状の光源、６は光源５からの光を拡散する拡散板であり、この拡散板６は、光源５からの光を磁気テープ２の裏面に照射する。
【０００３】
７は磁気テープ２の上方に光源５に対向して配置されたカメラであり、このカメラ７は、一次元のイメージセンサが組みこまれており、磁気テープ２の透過光によって得られる像をイメージセンサで撮像し、その出力信号を制御装置８に供給する。制御装置８は、カメラ７の出力信号をビット毎にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を順次記憶するメモリと、このメモリに記憶された各ビット毎のデジタル信号から任意のビット間隔における信号レベルの差を演算する演算手段が組みこまれている。
【０００４】
次に、動作について説明する。光源５から輝度分布を有した光が照射されるが、拡散板６によって輝度がある程度平均化されて磁気テープ２に照射される。磁気テープ２において磁性体が有る部分は光が透過せず、磁性体が無い部分は光が透過する。磁気テープ２の平面方向に磁性体の集合度が高い部分は透過光量が少なく、集合度が低い部分は透過光量が多くなる。カメラ７で磁気テープ２の表面を撮像し、この透過光量の差を濃淡画像として得ることができる。カメラ７のイメージセンサを１次元とし、磁気テープ２の走行方向に直交する方向にセンサ素子を並べて磁気テープ２の走行速度と同期して撮像し、その信号レベルの差を任意のビット間隔で演算することによって磁気テープ２上の磁性体の密度の高低、すなわちむらを検出することができる。
【０００５】
磁性体の有り無しでカメラ７が撮像する光の強度（信号レベル）に大きな差があるので、拡散板６から照射される光の輝度むらや変化の影響を誤差として扱える。また、照射光の方向が特定されていないので照射光量に対する磁気テープ２の透過光量の比率が正確に把握できないことや、透過光量に対する照射光と外乱光の寄与度の区別ができないことや、磁気テープ２の生地の光の透過度のばらつきによる影響も誤差として扱える。
【０００６】
図１０は、例えば特開平０７−１８１０１８号公報に示された従来の接着剤の塗布厚みを検出する装置を示す概略図である。図１０において、９は塗布対象物、１０は接着剤、１１は接着剤１０が塗布された塗布対象物９の塗布面に近赤外線を照射する光源、１２は塗布面における反射光の光路途中に接着剤１０に含有される特定の成分の吸収波長帯の近赤外線のみを透過するフィルタである。
【０００７】
１３はフィルタ１２を通過した光により接着剤塗布面の２次元画像を撮像素子１４に結像させるレンズ、１５は撮像素子１４が組みこまれたテレビカメラ、１６はテレビカメラ１５から供給される画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１７はデジタル信号に変換された画像信号を画素毎に記憶、演算するコンピュータであって、あらかじめ求められた基準画像データに対する接着剤１０の塗布厚みの関係をもとに測定対象の画像データについて接着剤１０の塗布厚みを演算するものである。１８は演算された画素毎の接着剤１０の塗布厚みを表示する表示器である。
【０００８】
次に、動作について説明する。光源１１から照射された近赤外線は、塗布対象物９の接着剤塗布面で反射してフィルタ１２に至る。フィルタ１２は、接着剤１０に含有される特定成分の吸収波長帯の近赤外線のみを透過させるが、フィルタ１２を透過する近赤外線は、接着剤１０の塗布厚みによって吸収される度合いが違うので、接着剤１０の塗布厚みに応じて強度が変化する。
【０００９】
この強度変化を画像データとしてテレビカメラ１５、Ａ／Ｄ変換器１６を介してコンピュータ１７に取りこむ。あらかじめ、接着剤１０の塗布厚みを変化させたサンプルを製作して基準となる画像データを得て、接着剤１０の密度を一定であるとして接着剤１０の重量を塗布面積で除して塗布厚みを算出し、基準画像データと接着剤１０の塗布厚みを対応付けておく。その後、測定対象の画像データと基準画像データの差から接着剤１０の塗布厚みをコンピュータ１７で演算し、表示器１８でその演算結果を表示する。図示構成は、近赤外線を吸収する成分が接着剤１０中に均一に分散されており、塗布面の近赤外線の照射強度が均一、一定で、接着剤１０が流動しない場合に有効な手段である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２液を混合することによって重合反応が開始して硬化する接着剤（２液常温硬化型接着剤と称する）を用いた被着材の接着において十分な接着強度を得るためには、２液の重量比を管理し十分混合させる必要がある。２液を別々のノズルから同時に噴霧させて混合塗布させる方式は、混合という面では十分な混ざり具合を得る最も良い方式である。反面、噴霧される２液の重量を各々測定することができず、従来は、２液混合の重量比（混合否と称する）の管理は接着剤の噴霧塗布機構の精度に頼っていたため不確かなものであった。
【００１１】
この混合否の不確かさを補うには、要求接着強度をはるかに超える過大な接着強度の設定が必要となる。接着強度は接着面積に比例するので接着面積を過大に設定することになる。また、接着面積を大きくすることは部分部分で混合否が所定値よりはずれて接着強度が減じても、全体として問題にならないようにする利点もある。
【００１２】
一方、噴霧塗布によらず別々のシリンジに２液を各々入れて、１液ずつ接着剤を塗布する度に塗布重量を測定した後、撹拌部材で混合する方式もあるが、重量測定や混合のために長い時間が必要で生産性が悪い。また、不充分な混合度合いしか得られないので、結局、接着面積を大きくする必要が生じる。
【００１３】
したがって、例えば電動機のロータと磁石の接着のように、磁石の貼り付け面積以上に接着面積を大きくできず、要求接着強度に対して過大な接着強度を得ることができない対象には、２液常温硬化型接着剤を使用することができず、加熱することによって硬化する１液の接着剤（１液加熱硬化型接着剤と称する）が使用されていた。
【００１４】
１液加熱硬化型接着剤において、硬化重合反応を完了させるためには接着剤の温度を所定の温度に上昇させる必要がある。この為には、接着剤を間に挟む被着材の温度を上昇させる必要があり、例えば大型モータのロータなどでは加熱するのに多大な時間が必要であり、生産性が悪い。また、大型の加熱炉が必要で設備コストも多大である。これに比べて、２液常温硬化型接着剤は、被着材を加熱する必要がなく接着硬化時間を短くすることができるので、生産性が良く、加熱炉も必要ないので、接着コストを著しく低減できる。
【００１５】
接着コストの低減を目的として２液常温硬化型接着剤を導入するには、スプレーガンと塗布対象物の間で噴霧中の接着剤の塗布量を計測し管理することが求められる。
【００１６】
噴霧中の接着剤は、例えば円錐状の領域内に速度をもった接着剤の微粒子を有る状態である。これに光を照射して噴霧接着剤を間に挟んで反対側で受光することを考えると、接着剤の微粒子がない部分はそのまま透過し、微粒子がある部分は光の強度が減じられて透過したり、入射角度によって微粒子表面で反射して透過したり遮断されたりする光を受光することになる。
【００１７】
接着剤の噴霧塗布量が変化すると、例えば円錐状の噴霧形状においては軸に垂直な切口である円の直径が変化し、円内で接着剤微粒子が占める割合が変化する。円内の接着剤微粒子の割合の変化は、微粒子の大きさや数の変化で起こる。円の直径や形状、円内の微粒子の大きさや数は噴霧中に逐次変動する。
【００１８】
この円の直径や形状、円内の微粒子の大きさや数の変化を受光量の変化で捉えることになるが、まず噴霧接着剤に照射される光の方向は一方向でかつムラが無く一定の強度を持つことが求められる。様々な方向から光が照射されると円の直径や微粒子の大きさの変化により光が様々な方向に反射したり干渉しあったりして所定外の光を受光することになり、照射光と受光光を対応付けることができない。照射光にムラがあったり、強度の変化があっても同様でムラや強度変化をそのまま受光できず、照射光と受光光を対応付けることができないので、受光量と接着剤の塗布量を関係付けることができない。
【００１９】
図９に示す構成を有する特開昭６１−２２５６０８号公報に示された第１の従来例は、磁性体が光を透過しないことを前提とし、磁性体の有り無しで受光強度（信号レベル）に大きな差があることを利用することによって、受光量を不安定にする照明光の方向や輝度ムラ、外乱光の影響について特別な対策を施さない構成となっているので、噴霧接着剤の塗布量を安定して計測することはできない。
【００２０】
また、図１０に示す構成を有する特開平０７−１８１０１８号公報に示された第２の従来例は、近赤外線を吸収する成分が接着剤中に均一に分散されていることが前提であるが、近赤外線を吸収する成分が噴霧接着剤の微粒子に均一に分散されることは期待できない。また、第１の従来例と同様に近赤外線の方向や強度ムラの影響について特別な対策を施さない構成となっているので噴霧接着剤の塗布量を安定して計測することはできない。
【００２１】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、２液常温硬化型接着剤の噴霧塗布における接着剤の塗布量の安定して計測することができる接着剤塗布装置を得ることを目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る接着剤塗布装置は、２液を混合することによって重合反応が開始して硬化する接着剤の２液を別々のノズルから同時に塗布対象物の被塗布領域に向けて噴霧するスプレーガンと、照射される平行なレーザ光が上記スプレーガンから噴霧される接着剤の円錐軸に直交して横切り受光するように配置された投光器および受光器と、センサ信号値と接着剤の塗布量との相関関係が１次の回帰式として与えられる換算式と塗布量の規格値とを記憶していて、上記換算式で近似できる範囲で、投受光器間の空間に接着剤が噴霧される直前の受光器のレーザ光量に対する接着剤噴霧中の受光器のレーザ光量の割合に応じた信号を積分して得られるセンサ信号値から上記換算式に基づいて接着剤の塗布量を求めるようにして塗布量の計測を行うと共に、接着剤噴霧中の塗布量が上記規格値を満たすか否かの合否判定を行う演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記演算手段は、接着剤の噴霧状態と塗布量を変化させるパラメータの設定値を変化させて収集した噴霧時間中のセンサ信号値と接着剤の塗布量を、センサ信号値を横軸に、塗布量を縦軸にとった２次元座標系にプロットし、最小二乗近似法で求めた３次の回帰式Ｈと１次の回帰式Ｉに基づいて、管理規格中央値の塗布量と当該管理規格中央値の塗布量を得るセンサ信号値における３次の回帰式Ｈの微分係数との相関を示す１次の回帰式Ｊ、及びこの微分係数と１次の回帰式Ｉの回帰係数の相関を示す１次の回帰式Ｋを求め、回帰式Ｊを回帰式Ｋに代入して求めた１次式を上記換算式の校正式Ｌとして、校正をする際に収集したセンサ信号値と接着剤の塗布量を校正式Ｌに代入してセンサ信号値と接着剤の塗布量の換算式を導出することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る接着剤塗布装置を説明するもので、平行なレーザ光の照射方法を説明するための図である。図１において、１９は接着剤を塗布対象物に噴霧塗布するスプレーガン、２０はスプレーガン１９から塗布対象物２１に円錐状に噴霧されている接着剤、２２は円錐軸に直交して噴霧中の接着剤を横切る平行なレーザ光で、投光器２３から受光器２４に照射されている。
【００２５】
図２は、図１を上方から見た図であり、平行なレーザ光２２が噴霧接着剤２０で完全に遮断されずに破線２５の部分で光量を減じて透過する様子を示す。
【００２６】
また、図３は、２液常温硬化型接着剤の塗布量を計測する手段を説明する図である。図３において、２液常温硬化型接着剤を塗布するために、２つのスプレーガン１９が用いられる。２つのスプレーガン１９は、鉛直方向に対して振り分けて傾けられ、２つの液が塗布対象物２１の塗布面上で合致するように配置されている。２組のレーザの投受光器２３、２４は平行なレーザ光２２が噴霧接着剤の円錐軸に直交して横切るように配置されている。２７は受光器２４から信号ケーブル２６ａを通じて供給されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２８はＡ／Ｄ変換器２７から信号ケーブル２６ｂを通じて供給されるデジタル信号を演算して接着剤の塗布量に換算し、塗布量の合否判定を出力する演算手段としての計算機である。
【００２７】
以上の構成において、レーザは、単一波長で直進性に優れているため、噴霧接着剤に対してムラなく一方向に光を照射することができる。また、エネルギー密度が高いので外乱光と区別することも容易である。このレーザを平行光として噴霧接着剤２０に照射することにより、円錐軸に垂直な切口での噴霧接着剤の円の直径や形状、円内の接着剤微粒子の大きさや数の変動を受光器２４で得る受光量の変化として捉えられる。接着剤噴霧中の受光量は、例えば図４に示すような波形で示される。横軸が時間Ｔで縦軸がＡ／Ｄ変換器２７を介してセンサの受光器２４から供給されるデジタル信号値Ｅである。
【００２８】
図５は、接着剤の塗布量と図４に示す信号波形の積分値の関係を説明する図である。図５において、横軸は図４の波形を積分して得られるセンサ信号値Ｘで、縦軸が接着剤の塗布量Ｙである。Ｍ０は接着剤の塗布量の規格中央値を示し、Ｅ０はこれに対応するセンサ信号値を示す。接着剤の塗布量を変化させてそのときのセンサ信号値を取ると、同一製造ロット内の接着剤においてはセンサ信号値Ｘと接着剤の塗布量Ｙに１次の回帰式Ｙ＝ａＸ＋ｂ（ａ：回帰係数、ｂ：定数）で近似できる相関が得られる範囲Ｒとそうでない範囲が得られる。範囲Ｒで得られる１次の回帰式をセンサ信号値Ｘから塗布量Ｙを算出する換算式として、塗布量の規格値とともに計算機２８に記憶させておくことによって、接着剤噴霧中の塗布量を計測し規格値を満足したか否かの合否判定を行うことができ、結果を出力させることができる。
【００２９】
実施の形態２．
接着剤の粘度は、製造ロットや製造日から使用日までの保存期間によって異なる。接着剤メーカにおいて粘度の調整が行われるが、製造ロットによって１０〜２０％は違う。これに保存期間の長短による変化が加わる。また、多くの接着剤は、その粘度は流速に対して一定の値にならない。接着剤メーカにおいては規定の低速で粘度計測が行われて粘度の調整が行われるが、製造ロットや保存期間が違うと規定の低速での粘度が同じでも高速での粘度が違う。任意の流速で粘度を調整することは接着剤メーカにおいて実現できないことであり、一般に多く使用される塗布機における接着剤の吐出速度程度の低速で管理されるので、噴霧塗布における高速での粘度は管理されていないに等しい。
【００３０】
接着剤の粘度が変わると、平行なレーザ光による噴霧接着剤の円錐軸に垂直な切口の直径や形状、円内の接着剤微粒子の大きさや数が大きく変わり、図５における換算式の回帰係数ａや定数ｂが変わる。したがって、保存期間での変動も考慮して接着剤の密封容器毎に換算式（回帰係数ａや定数ｂ）を導出して使用することが必要である。換算式を導出するには接着剤の塗布量Ｙを変化させて、それに対応するセンサ信号値Ｘを、図５に示すようにプロットして１次の回帰式を求める必要がある。
【００３１】
しかしながら、この作業中は、製品の生産が停止するので作業時間を最小としたい。接着剤の密封容器毎にいつも塗布量計測の精度に問題になるほど粘度が変化するとは限らない。密封容器毎に塗布量が規格中央値ＭＯ近傍にあるか否かの確認し外れている場合は塗布量Ｙを調整する（塗布量チェック作業と称する）ので、この作業のみで換算式を設定できることが望ましい。
【００３２】
図６は、この発明の実施の形態２に係る計算器２８による換算式（１次の回帰式Ｉ）の校正において、塗布量チェック作業で換算式を導出する方法を説明するための図である。図６において、横軸はセンサ信号値Ｘ、縦軸は噴霧接着剤の塗布量Ｙであり、図６は、この２次元座標系において、ひとつの密封容器（同一粘度）の接着剤を使用して塗布量を変化させるパラメータ（スプレーガン１９の突出圧力）の設定値を変えて収集した噴霧時間中のセンサ信号値Ｘと接着剤の塗布量Ｙをプロットし、最小二乗近似法で求めた３次の回帰式Ｈ（Ｈ＝ＡＸ3＋ｑ、Ａは回帰係数、ｑは定数）と１次の回帰式Ｉ（Ｉ＝ａＸ＋ｂ）、管理規格中央値の塗布量Ｍ０を得るセンサ信号値Ｅ０における３次の回帰式Ｈの微分係数３ＡＥ０2を示したものである。
【００３３】
１次の回帰式Ｉが接着剤の密封容器毎に求めたいセンサ信号値Ｘから接着剤の塗布量Ｙを換算する換算式である。回帰式Ｉは、回帰係数ａと定数ｂを求めることにより決まる。図６で得られる回帰式と微分係数を多数の密封容器の接着剤について接着剤の粘度を変えて調べた結果、Ｒの範囲で図７と図８に示す相関関係が得られた。
【００３４】
図７は、管理規格中央値の塗布量Ｍ０と微分係数３ＡＥ０2の関係が１次の回帰式Ｊ（：３ＡＥ０2＝ｃＭ０＋ｄ、ｃは回帰係数、ｄは定数）で近似できることを示している。また、図８は、微分係数３ＡＥ０2と回帰式Ｉの回帰係数ａの関係が１次の回帰式Ｋ（ａ＝ｅ（３ＡＥ０2）＋ｆ、ｅは回帰係数、ｆは定数）で近似できることを示している。回帰式Ｊを回帰式Ｋに代入すると、１次式Ｌ：ａ＝ｅ（ｃＭ０＋ｄ）＋ｆが得られる。これからｂ＝Ｍ０−ａＥ０が求まる。すなわち、塗布チェック作業において、接着剤塗布量Ｍ０とセンサ信号値Ｅ０を求めれば、これから換算式の回帰係数ａと定数ｂが求められる。
【００３５】
製品生産中の噴霧接着剤の塗布量計測においては、換算式Ｉをもとに算出した塗布量に、前記の各回帰式や微分係数を導出する際の誤差による塗布量換算誤差の総計を加減算した値が、塗布量の規格上下限を満足するか否かを判定する。
【００３６】
以上により、塗布チェック作業のみで換算式を導出することができ、換算式を校正する時間を削減すること（塗布チェック作業時間に含むこと）ができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、平行なレーザ光を用いて１次の回帰式で受光量と接着剤の塗布量を関係付けたので、２液常温硬化型接着剤の噴霧塗布における各液の塗布量の計測を行うことができ、２液常温硬化型接着剤を適用して接着コストを低減する効果がある。
【００３８】
また、接着剤の密封容器毎に行う塗布量チェック作業で得られる受光量と接着剤の塗布量で、受光量と接着剤の塗布量の換算式を校正できるようにしたので、換算式校正時間を削減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る接着剤塗布装置を説明するもので、平行なレーザ光の照射方法を説明するための図である。
【図２】  図１を上方から見た図であり、平行なレーザ光２２が噴霧接着剤２０で完全に遮断されずに破線２５の部分で光量を減じて透過する様子を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係るもので、２液常温硬化型接着剤の塗布量を計測する手段を説明する図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係るもので、受光器から供給される信号波形を説明する図である。
【図５】  この発明の実施の形態１に係るもので、接着剤の塗布量とセンサ信号値の関係を説明する図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係るもので、塗布量チェック作業で換算式を導出する方法を説明する図である。
【図７】  この発明の実施の形態２に係るもので、管理規格中央値の塗布量Ｍ０と微分係数３ＡＥ０2の関係を説明する図である。
【図８】  この発明の実施の形態２に係るもので、微分係数３ＡＥ０2と回帰式Ｉの回帰係数ａの関係を説明する図である。
【図９】  従来の塗布材の塗布むらを検出する装置を説明する図である。
【図１０】  従来の接着剤の塗布厚みを検出する装置を説明する図である。
【符号の説明】
１９  スプレーガン、２０  接着剤、２１  塗布対象物、２２  平行なレーザ光、２３  投光器、２４  受光器、２５  減衰したレーザ光、２６ａ、２６ｂ  信号ケーブル、２７  Ａ／Ｄ変換器、２８  計算機（演算手段）。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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