半自動接着剤ディスペンサーおよび塗布装置

半自動ディスペンシング・塗布装置は、あらかじめ設定した塗布位置、軌跡、吐出量に従って、製品表面へ接着剤を定量供給・塗布するための自動化設備です。作業者が手作業で接着剤を塗布する従来の方法とは異なり、本装置ではポンプ、バルブ、ディスペンサーノズル、駆動機構などを組み合わせて吐出工程を制御することで、安定した塗布品質を実現し、作業者の熟練度への依存を低減します。

生産ラインに直接組み込まれる全自動ディスペンシングシステムとは異なり、半自動ディスペンシング・塗布装置では、作業者がワークを専用治具（Jig）にセットし、スタートボタンを押して運転を開始した後、塗布完了品を取り出すといった一部の作業を行います。一方、接着剤の吐出・塗布工程は、あらかじめ設定されたプログラムに従って装置が自動的に実行します。このため、塗布工程の安定性・再現性を向上させたい一方で、現時点では完全自動化された生産ラインへの大規模な設備投資を必要としない企業に適したソリューションです。接着剤の種類、ワークの材質・サイズ、塗布パターン、必要な生産能力などに応じて、CNC VINAでは各製品・工程に合わせた装置構成を設計・製作することが可能です。システムには、X-Y-Z軸機構、ステッピングモーター、ミニロボット、産業用ロボットなどを採用できるほか、回転Jig機構を組み合わせることで、各製品の形状や要求仕様に適した接着剤塗布パターンを実現します。

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製品説明

記事の内容

半自動ディスペンシング・塗布装置の概要

半自動ディスペンシング・塗布装置

半自動ディスペンシング・塗布装置の動作原理

本装置は、作業者による手作業を可能な限り削減しながら、現場で必要とされる操作性と柔軟性を維持できるように設計されています。

半自動ディスペンシング・塗布装置の動作原理

まず、作業者がワークを専用Jigにセットし、Jigユニットを装置の作業位置に設置します。ワークが所定の位置に正しくセットされていることを確認した後、作業者が運転サイクルを開始します。制御システムが接着剤供給機構を作動させ、ポンプによって接着剤を貯蔵タンクから配管を通してディスペンサーノズルまで供給します。同時に、駆動機構がディスペンサーノズルまたはワークをあらかじめプログラムされた軌跡に沿って移動させます。この工程では、吐出時間、吐出圧力、移動速度、塗布位置などの各種パラメータが設定されたプログラムに従って制御されます。塗布軌跡の完了後、システムは接着剤の吐出を停止し、駆動機構を初期位置まで復帰させます。その後、作業者がワークをJigから取り外し、組立、硬化、乾燥、検査などの次工程へ移します。

このように、作業者は主に**「ワークのセット → 装置の起動 → ワークの取り出し」**を担当し、接着剤の供給・塗布工程はあらかじめ設定されたプログラムに従って装置が自動的に実行します。

半自動ディスペンシング・塗布装置の構成

CNC VINAが設計・製作する半自動ディスペンシング・塗布装置は、製品仕様や生産工程に応じて構成を変更することが可能です。ただし、基本的なシステムは、一般的に以下の主要な機能ユニットで構成されます。

接着剤貯蔵・供給システム

タンクまたは容器は、接着剤を供給システムへ送る前に一時的に保管するためのユニットです。接着剤の種類や必要な生産量に応じて、専用タンク、接着剤容器、その他の適切なコンテナなどを使用できます。特定の接着剤では、保管条件に対して特別な管理が必要となる場合があります。そのような場合には、貯蔵システムに攪拌機能、加熱機能、圧力制御、接着剤レベルセンサーなどを追加することが可能です。

ポンプおよび接着剤供給配管

ポンプは、貯蔵システムからディスペンサーノズルまで接着剤を供給する役割を担います。使用するポンプの種類は、接着剤の粘度、物性、および必要な吐出流量に応じて選定します。また、接着剤供給配管についても、漏れ、詰まり、流量変動などを抑え、安定した接着剤供給を実現できるよう、使用する接着剤に適した仕様を選定する必要があります。

接着剤ディスペンサーノズル

ディスペンサーノズルは、製品表面へ接着剤を直接吐出・塗布する部品です。用途に応じて、使用する材料や接着剤の特性、必要な吐出条件に適したノズルおよび接着剤バルブを選定します。標準的な接着剤供給機器については、プロジェクトの要求仕様に応じて。ディスペンサーノズルに圧力レギュレーター、タイマー、制御バルブ、ポンプシステムなどを組み合わせることで、設定した条件に応じて接着剤の吐出量を制御できます。また、接着剤の温度管理が必要なシステムでは、加熱機能や過昇温警報機能を追加することも可能です。

駆動・移動機構

駆動・移動機構は、接着剤塗布工程においてディスペンサーノズルまたは製品を所定の軌跡に沿って移動させるための機構であり、接着剤塗布位置の精度や塗布パターンに直接影響する重要な構成要素です。

必要な塗布形状、製品サイズ、要求精度などに応じて、X-Y-Z軸機構、ステッピングモーター、ミニロボット、産業用ロボット、回転Jig機構など、さまざまな方式を採用できます。また、製品ごとの仕様に合わせた専用駆動機構を設計・製作することも可能です。

円形またはリング状の塗布パターンを必要とする製品、例えばスピーカーダイアフラム、スピーカー、および回転対称形状の部品などに対しては、CNC VINAでは回転Jig機構を採用し、製品とディスペンサーノズルとの相対運動を形成することができます。この方式により、装置構造を簡素化するとともに、製品形状に沿った連続的かつ安定した接着剤塗布を実現できます。

一方、複雑な塗布パターン、多数の塗布箇所、またはディスペンサーノズルを複数方向へ移動させる必要がある場合には、多軸駆動機構を採用することができます。ディスペンサーノズルはあらかじめプログラムされた軌跡に沿って移動し、さらにノズル高さや移動速度を適切に制御することで、塗布ライン全体にわたって正確かつ均一な接着剤塗布を実現します。

ワーク保持治具（Jig）

Jigは、半自動ディスペンシング・塗布装置における重要な構成部品の一つです。製品を所定の位置に正確に位置決めし、接着剤塗布中に安定して保持する役割を担います。CNC VINAでは、各製品の形状や寸法に合わせた専用Jigを設計・製作することが可能です。これにより、製品を正確な位置にセットし、装置運転中の位置ずれを最小限に抑えることができます。また、接着剤塗布中に製品を回転させる必要がある場合には、Jigに回転機構を組み込むことで、要求される塗布パターンを形成することが可能です。

制御システム

制御システムは、装置の運転シーケンス、駆動動作、接着剤吐出時間、移動速度、センサー信号、安全条件など、装置全体の各種機能を管理・制御します。

プロジェクトの要求仕様に応じて、PLC、マイクロコントローラー、専用制御基板などを採用できます。

複数の製品モデルに対応する必要がある装置では、製品ごとに異なるプログラムを登録し、作業者が製品型式に応じて簡単にプログラムや各種パラメータを選択・調整できるよう、制御システムを構成することも可能です。

センサーおよび補助システム

主要な構成ユニットに加えて、装置にはワーク検出センサー、位置検出センサー、接着剤レベルセンサー、圧力調整バルブ、冷却ファン、照明システム、警報装置などを組み込むことができます。

これらの補助機器は、実際の生産ラインの要求仕様や使用する接着剤の特性に応じて選定します。

半自動ディスペンシング・塗布装置の用途

電子部品・PCBの組立

電子機器の製造分野では、接着剤を使用して電子部品、配線、モジュール、スピーカー、カメラ、その他の小型部品を製品上の所定位置に固定することがあります。本装置は、設定された位置に正確に接着剤を供給することで、接着剤の過剰塗布や塗布不足を抑え、組立工程への影響を低減します。円形、外周、または複雑な形状の塗布パターンが必要な製品に対しては、ディスペンサーノズルをあらかじめ設定した軌跡に沿って移動させるほか、ワークの回転機構と組み合わせて接着剤を塗布することも可能です。

樹脂製品の組立

樹脂部品同士の接合箇所への接着剤塗布に使用されます。製品の要求仕様に応じて、塗布パターンはドット、直線、曲線、閉ループ形状などに設定できます。接着剤の吐出量を適切に制御することで、接着領域からの接着剤のはみ出しを抑えるとともに、製品間で均一な塗布状態を実現します。

機械部品・産業機器の組立

一部の機械製品、電気機器、産業機器では、部品の固定、シール、接着などを目的として接着剤が使用されています。半自動ディスペンシング・塗布装置を使用することで、接着剤の吐出量や塗布位置を安定して管理でき、特に高い繰り返し精度が求められる工程に適しています。

スピーカー・音響機器の製造

スピーカーダイアフラム、スピーカー、音響モジュールなどでは、部品の周囲に沿って円形または外周状に接着剤を塗布する必要があります。このような用途では、CNC VINAが回転Jigを設計・製作し、ワークとディスペンサーノズルとの相対運動を形成することで、製品形状に沿った均一な接着剤塗布を実現できます。

接着・固定・シールが必要な製品

上記の用途以外にも、製造工程において所定の位置への接着剤塗布が必要な樹脂、金属、ゴム、ガラスなど、さまざまな材質の製品に対応する装置を設計することが可能です。実際の適用可否や最適な装置構成は、使用する接着剤の特性、製品材質、接着剤ビードのサイズ、必要な生産速度、および各プロジェクトの技術要件によって異なります。

主な駆動・移動方式

半自動ディスペンシング・塗布装置を設計する際には、ディスペンサーノズルとワークとの間に適切な相対運動を形成するための駆動方式を選定することが重要です。駆動・移動機構は、装置の作業範囲を決定するだけでなく、塗布位置の精度、移動速度、塗布パターンの形成能力、工程全体の生産性にも直接影響します。製品サイズ、塗布パターン、塗布箇所の数、要求精度、実際の生産量などに応じて、CNC VINAではX-Y-Z軸機構、回転Jig、ステッピングモーター、ミニロボット、産業用ロボットなどを選定し、必要に応じて複数の方式を組み合わせたシステムを構築することが可能です。

X-Y-Z軸による接着剤塗布

X-Y-Z軸機構は、ディスペンサーノズルの軌跡を高精度に制御する必要があるディスペンシング装置で広く採用されている方式の一つです。X軸およびY軸は作業面上での移動を担当し、ディスペンサーノズルを製品表面上のさまざまな位置へ移動させます。一方、Z軸はノズルと塗布面との距離を調整します。

3軸の動作を同時に制御することで、直線、曲線、外周、ジグザグ、座標に基づいてプログラムされた複雑な形状など、さまざまな塗布パターンに対応できます。

この方式は、複数の箇所への塗布が必要な製品や、形状が均一でない製品に特に適しています。例えば、1つの製品に対して複数箇所への点塗布、部品周辺への外周塗布、その後別の位置への移動・塗布が必要な場合でも、X-Y-Zシステムによって各工程に応じたノズルの移動順序と位置をプログラムすることができます。要求される精度や速度に応じて、X-Y-Zシステムにはステッピングモーター、サーボモーター、または適切なリニア駆動機構を採用できます。また、複数の製品プログラムを切り替える必要がある用途では、異なる塗布軌跡を制御システムに登録し、作業者が製品型式に応じて適切なプログラムを選択できるようにすることも可能です。この方式は高い柔軟性を備えており、さまざまな形状の製品に対応できます。

回転Jigを組み合わせた接着剤塗布

円形、リング状、または中心軸に対して対称な塗布パターンを必要とする製品には、回転Jigがシンプルかつ効果的な方式です。ワークをJigに固定して所定の軸を中心に回転させ、ディスペンサーノズルを適切な位置に保持することで、製品の外周形状に沿った連続的な接着剤ビードを形成します。回転速度と接着剤の吐出速度を適切に同期させることで、均一性の高い接着剤ビードを実現できます。この方式は、スピーカーダイアフラム、スピーカー、リング状部品、円形部品などの外周塗布に適しています。

多軸システムと比較すると、回転Jigは駆動機構を簡素化し、設備投資コストを抑えられる場合があります。一方で、比較的単純な形状の製品に適した方式であり、複雑な塗布軌跡や複数箇所への塗布が必要な場合には、X-Y-Z軸機構などの他の駆動方式との組み合わせが必要となる場合があります。

ステッピングモーター・リニア機構による接着剤塗布

ステッピングモーターは、ディスペンシング装置におけるリニア駆動機構の動力源として広く使用されています。特に、複雑なロボット構成を必要とせず、位置と移動速度を高精度に制御したい場合に適しています。ステッピングモーターは、ボールねじ、ラック＆ピニオン、ベルト、その他の伝動機構と組み合わせて、ディスペンサーノズルやワークテーブルを移動させることができます。

この方式は、比較的シンプルな構造で専用装置への組み込みが容易であり、プログラムによる動作制御が可能というメリットがあります。ディスペンサーノズルの移動速度を接着剤の吐出速度に合わせて調整することで、移動速度が遅すぎることによる塗布量過多や、移動速度が速すぎることによる塗布量不足を抑えることができます。

1種類または少数の製品を対象とし、比較的安定した生産工程で使用する装置では、ステッピングモーターを採用した駆動機構が適した選択肢となる場合があります。必要以上に高機能なロボットシステムへ投資することなく、必要十分な柔軟性と制御性能を確保できます。CNC VINAでは、要求される精度、負荷、移動速度などに応じて、各軸に適したモーターおよび駆動機構を選定します。

産業用ロボットによる接着剤塗布

広い動作範囲、高速動作、高い柔軟性、または自動生産ラインとの統合が求められる用途では、産業用ロボットを接着剤ディスペンシングシステムの駆動装置として採用することが可能です。産業用ロボットは複数の自由度を備えているため、さまざまな方向から製品へアプローチし、一般的なリニア駆動機構では対応が難しい複雑な軌跡を実行できます。特に、大型製品、多数の塗布箇所を持つ製品、または同一作業エリア内で複数の工程を組み合わせる必要がある用途に適しています。例えば、ロボットが製品上の複数箇所へ接着剤を塗布した後、別の位置へ移動して次工程を実行したり、治具、コンベヤ、その他の自動化設備と連携して作業したりすることが可能です。

産業用ロボットの大きなメリットの一つは、将来的なシステム拡張への対応力です。生産量の増加や、ワークの搬送、検査、組立、製品の移載など、さらなる工程の自動化が必要になった場合でも、ロボットを接着剤塗布だけに限定せず、より高度な統合自動化システムの一部として活用することができます。

産業用ロボットによる接着剤塗布

装置の基本操作手順

基本的な操作手順は、以下のステップで行われます。

Step 1：接着剤の準備および装置の点検

接着剤の残量、接着剤供給システム、ノズル、配管、圧力、およびその他必要な運転条件を確認します。

Step 2：製品をJigにセット

作業者が製品専用に設計された治具（Jig）に製品をセットし、所定の位置に正しく配置されていることを確認します。

Step 3：運転サイクルの開始

製品がJigに正しくセットされていることを確認した後、作業者がスタートボタンを押す、または装置に搭載された操作機構を使用して運転サイクルを開始します。

Step 4：装置による自動接着剤塗布

供給ポンプが接着剤をノズルまで送り、移動機構があらかじめ設定されたプログラムに従ってノズルまたは製品を移動させます。

Step 5：塗布完了・製品の取り出し

接着剤の塗布が完了すると、装置は自動的にサイクルを停止します。作業者はJigから製品を取り出し、次工程へ搬送します。実際の運転手順は、生産ラインの仕様や装置の自動化レベルに応じて変更することが可能です。

半自動接着剤供給・塗布機のメリット

手作業と比較して接着剤量を安定して管理できる

接着剤の吐出量は、接着剤供給システムの各種パラメータおよび運転プログラムによって管理されます。これにより、完全な手作業による塗布と比較して、製品ごとの塗布量のばらつきを低減できます。接着剤の種類や製品の仕様に応じて、吐出時間、供給圧力、ノズルの移動速度などを調整することで、適切な塗布量を設定できます。これにより、接着剤の塗布工程をより安定させ、接着剤の不足や過剰塗布といった不良の発生を抑制します。

安定した均一な接着剤塗布ラインを実現

移動機構をプログラム制御することで、ノズルをあらかじめ設定した軌跡に沿って正確に移動させることができます。これは、連続した接着剤ライン、所定位置への正確な塗布、安定した塗布形状が求められる製品において重要なポイントです。適切な運転条件を設定することで、塗布中のノズル移動速度および製品表面との距離を安定して維持できます。その結果、製品間における塗布品質のばらつきを抑え、塗布位置のずれ、塗布ラインの途切れ、塗布幅や塗布量のばらつきなど、一般的な塗布不良の低減につながります。

作業者の熟練度への依存を低減

手作業による接着剤塗布では、作業者や生産シフトによって塗布品質が変動する場合があります。半自動塗布機を導入することで、作業手順を標準化し、作業者個人の技能への依存度を低減できます。塗布プログラムおよび各種パラメータを設定した後は、作業者が主に行う作業は、製品のセット、位置決め、運転開始などに限定されます。これにより、特に高い繰り返し精度が求められる工程において、安定した製品品質を維持しやすくなります。

生産性の向上

装置が一定の速度で接着剤塗布工程を行うため、同一製品を繰り返し生産する工程に適しています。作業者は主に製品のセットおよび取り出しを行うため、手作業による接着剤塗布に必要な時間を削減できます。塗布サイクルを最適化することで、製品1個あたりの処理時間をより正確に管理でき、工程間の待ち時間も低減できます。そのため、完全自動化ラインへ直ちに移行することなく、生産性を向上させるための有効なソリューションとなります。

材料コストの削減

接着剤の吐出量を適切に管理することで、過剰吐出、液だれ、接着領域外へのはみ出しなどを抑制できます。これにより、接着剤の使用量を削減し、材料コストの低減につなげることができます。特に、高価な接着剤や厳密な定量管理が求められる材料を使用する場合、安定した吐出量の管理によって、生産工程全体で大きなコスト削減効果が期待できます。また、余分な接着剤の発生を抑えることで、工程後の清掃や余剰材料の処理にかかる負担も軽減できます。

製品変更への柔軟な対応

プログラム制御に対応したシステムでは、製品ごとに接着剤の吐出条件や塗布軌跡を変更することができます。これは、複数の製品モデルを同一設備で生産する企業にとって重要なメリットです。作業者は製品ごとに適切なプログラムを選択でき、塗布工程全体を手作業で行う必要がありません。さらに、製品に合わせたJigや位置決め機構を組み合わせることで、同一設備において異なる形状や塗布位置の製品にも柔軟に対応できます。

導入コストを抑えやすい

完全自動化ラインと比較して、半自動機は設備構成および投資規模を抑えやすく、工程単位で自動化を進めたい企業に適しています。作業者が製品のセットや取り出しを行う一方で、高い精度が求められる接着剤塗布工程を装置が担当することで、必要以上に複雑な設備へ投資することなく、自動化レベルを段階的に高めることができます。

特に、生産量がまだ大きくない一方で、接着剤塗布工程の安定性や品質の均一化を求める企業に適したソリューションです。

CNC VINAによるカスタム設計の半自動接着剤供給・塗布機

CNC VINAでは、すべての製品に同一の標準仕様を適用するのではなく、各製品および生産工程の要求に合わせて、半自動接着剤供給・塗布機の設計・製作を行っています。

製品サンプル、使用する接着剤、塗布形状、生産能力、自動化レベルなどをもとに、機械構造、接着剤供給システム、ノズル、移動機構、制御システムなどを適切に選定します。用途に応じて、PLC、マイクロコントローラ、ステッピングモーター、X-Y-Z軸機構、ミニロボット、産業用ロボット、回転Jigなどの構成を採用することが可能です。また、各プロジェクトの要求仕様に応じて、専門メーカーの標準的な接着剤供給機器を選定・組み込むことも可能です。

特に、接着剤塗布後に後工程が必要な生産工程では、UV照射、乾燥、加熱、検査、コンベアによる製品搬送などの工程を設備に組み込むことも可能です。これにより、企業は生産工程全体の自動化レベルを段階的に高めることができます。半自動接着剤供給・塗布機は、半自動生産の柔軟性を維持しながら、接着剤塗布工程の安定性と生産性を向上させたい企業に適したソリューションです。ポンプ、ノズル、移動機構、Jig、制御システムを組み合わせることで、製品ごとの接着剤の塗布位置、吐出量、塗布形状をより安定して管理できます。

接着剤や製品の特性に応じて、X-Y-Z軸機構、回転Jig、ミニロボット、産業用ロボットなど、さまざまな構成で設備を設計できます。適切な設備構成を選定することで、塗布品質の向上だけでなく、材料ロスの削減、手作業の低減、生産性の向上にもつながります。半自動の接着剤供給機、接着剤塗布機、ディスペンシングシステムをお探しの場合、CNC VINAでは、実際の製品、使用する接着剤、塗布形状、生産数量などの条件に基づき、最適な設備の設計・提案を行っています。

また、接着剤供給・塗布機に加えて、CNC VINAでは、自動接着剤塗布・UV照射機、半自動UV照射機、および各種カスタム自動化設備などのソリューションも提供しています。

最適な設備仕様を選定するため、企業様には製品サンプル、使用する接着剤、塗布ラインの画像または図面、生産数量などの情報をご提供いただくことを推奨しています。これらの情報をもとに、一般的な標準仕様ではなく、実際の生産条件に適した設備構成を具体的に検討することが可能です。