トップ :: B 処理操作 運輸 :: B05 霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般

【発明の名称】 ディスペンサ装置
【発明者】 【氏名】森西 智史

【氏名】河田 弘和

【氏名】塩見 友康

【要約】 【課題】本発明は、液体を一定量精度よく吐出でき、かつ液垂れを防止できるディスペンサ装置を提供する。

【構成】本発明のディスペンサ装置1は、回転駆動手段の駆動に連動するピストンロッド17と、このピストンロッド17が挿入されるシリンダ21と、このシリンダ21に付設された液体吐出用バルブ23と、この液体吐出用バルブ23に連結されたノズル28とから構成されるディスペンサ装置において、前記液体吐出用バルブ23はノズル28へ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ21内の圧力変化を受けて同位置からノズル28へ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁26と、前記ボール弁26が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有する構成である。本発明のディスペンサ装置1は、吐出完了後、ノズル28先端には液体が残留しないため、液体が飛散しない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転駆動手段と、この回転駆動手段の駆動軸に連結されたねじ軸あるいはボールねじ軸と、ねじ軸あるいボールねじ軸に螺合された軸受けナットと、この軸受けナットに連動するピストンロッドと、このピストンロッドが挿入されるシリンダと、このシリンダに付設された液体吐出用バルブと、この液体吐出用バルブに連結されたノズルとを有するツールユニットと、前記ピストンロッドの軸方向移動位置を制御可能な制御装置とから構成されるディスペンサ装置において、液体吐出用バルブは、ノズルへ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ内の圧力変化を受けて同位置からノズルへ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁と、前記ボール弁が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有することを特徴とするディスペンサ装置。
【請求項2】
少なくとも摺動案内孔が設けられる部位とボール弁のどちらか一方は弾性部材で成ることを特徴とする請求項1に記載のディスペンサ装置。
【請求項3】
制御装置は、ピストンロッド後退動作を二段階で行うように構成されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のディスペンサ装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を一定量精度よく吐出でき、かつ液垂れを防止できるディスペンサ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液体を定量吐出させるためのディスペンサ装置としては、特許文献1に開示されたものがある。このディスペンサ装置101の構成を図面に基づき説明する。図6ないし図7において、101はディスペンサ装置であり、このディスペンサ装置101は充填ユニット102と、その充填ユニット102を制御する制御装置103とで構成されている。この充填ユニット102は支持台150を有しており、この支持台150の下部には液体を充填可能に構成されたシリンダ120が取り付けられ、このシリンダ120の下端にはノズル121が付設されている。前記支持台150の上部には回転駆動手段としてサーボモータ105が取り付けられており、このサーボモータ105の上部には回転角検出手段としてエンコーダ104が取り付けられている。このサーボモータ105の駆動軸105aにはボールねじ軸106aが連結されており、このボールねじ軸106aには軸受けナット106bが前記ボールねじ軸106aの溝内を転動可能に構成された転動ボール106cを介して螺合されている。この軸受けナット106bは、移動ブロック107に取り付けられており、しかも、この移動ブロック107は前記支持台150に取り付けられたリニアレール107a上を移動可能に取り付けられている。また、この移動ブロック107にはピストンロッド108aの一端が取り付けられており、このピストンロッド108aに連結されたピストン108がシリンダ120内を往復可能に構成されている。
【0003】
さらに、このディスペンサ装置101は、前記ピストン108がシリンダ120内の下限位置にある状態で、床板203上の液体容器202内に前記ノズル121を差し込む。この状態で前記シリンダ120のピストン108を後退させてシリンダ120内に液体201を充填させる。その後、前記サーボモータ105を駆動させ、前記ピストン108を下げることにより、前記シリンダ120内の液体に圧力が加わり、液体がノズル121から吐出され、被供給部材204上に液体201が供給されるように構成されている。
【0004】
【特許文献1】特開2004−109448号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のようなディスペンサ装置101の場合、ピストン108の往復移動によって一定量の液体が押し出される際、液体の粘度、表面張力などによってノズル121の先端には液体が残留してしまう。そのため、充填ユニット102移動時やサーボモータ105の振動によって、ノズル121先端に残留した液体が飛散する問題があった。
【0006】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、液体を定量吐出し、かつ液垂れの防止を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記課題を解決することを目的として、回転駆動手段と、この回転駆動手段の駆動軸に連結されたねじ軸あるいはボールねじ軸と、ねじ軸あるいボールねじ軸に螺合された軸受けナットと、この軸受けナットに連動するピストンロッドと、このピストンロッドが挿入されるシリンダと、このシリンダに付設された液体吐出用バルブと、この液体吐出用バルブに連結されたノズルとを有するツールユニットと、前記ピストンロッドの軸方向移動位置を制御可能な制御装置とから構成されるディスペンサ装置において、前記液体吐出用バルブはノズルへ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ内の圧力変化を受けて同位置からノズルへ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁と、前記ボール弁が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有する構成である。また、少なくとも摺動案内孔が設けられる部位とボール弁のどちらか一方は弾性部材で構成されている。さらに、制御装置は、ピストンロッド後退動作を二段階で行うように構成されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明のディスペンサ装置では、液体吐出完了時において、ノズル先端に液ダレ部が残留する。この状態でしばらくすると、シリンダ内の圧力が低下していく。これにともない、ボール弁はバルブの流路を塞ぐように付勢されているので、ボール弁がリングに接する位置まで後退し、シリンダ内がボール弁とリングとにより閉状態となる。この状態から、ピストンロッドを後退させると、シリンダの圧力が急激に低下して、シリンダ内が負圧になる。そのため、リング端に接する位置にあるボール弁が液体吐出用バルブの流路を塞ぐ位置まで後退する。このボール弁の後退により、ノズル内の残留液がノズル内に移動し、同時にノズル先端から液ダレ部はノズル内に引き込まれる。これにより、ツールユニット移動時や予測不可能な衝撃がツールユニットに加わっても液体が飛散しない。また、ピストンロッド後退動作を二段階で行うことにより、サイクル終了時のピストンロッドの位置を下死点よりも少し上昇した位置にすることができる。この場合、ツールユニット内に残留する液体が少量になり、供給液を交換する際、廃棄液を少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図1ないし図5において、1はディスペンサ装置であり、ツールユニット2と、このツールユニット2を制御する制御装置3とで構成されている。前記ツールユニット2は、例えばロボット(図示せず)等のアーム(図示せず)に取り付け可能に構成されている。このツールユニット2は、回転駆動手段の一例としてACサーボモータ11を有し、このACサーボモータ11の上部には回転角検出手段として、エンコーダ12が取り付けられている。また、このACサーボモータ11はケース50の上部に取り付けられており、このACサーボモータ11の駆動軸11aには、同軸線上に延びるねじ軸14の一端が連結されている。このねじ軸14には軸受けナット15が螺合されており、この軸受けナット15には前記ケース50内で移動自在な連接スリーブ16が固定されている。この連接スリーブ16は、外周面の一部に、軸線の延びる方向に溝16aを有し、この溝16aには前記ケース50の外側から回り止めねじ52が取り付けられている。この軸受けナット15はねじ軸14の回転を受けると、往復移動するように構成されている。また、連接スリーブ16の他端にはピン53によってピストンロッド17の一端が連結されており、このピストンロッド17は連結具51を介して前記ケース50の下部に取り付けられたシリンダ21のピストンを兼用し、このピストンロッド17は常時下死点よりも少し上昇した位置で停止するように構成されている。さらに、このピストンロッド17は前記シリンダ21孔内を摺動可能に構成されており、このシリンダ21の孔下端部は先細に形成されている。
【0010】
前記シリンダ21の側面には、液体が通過可能に構成された液体吸入用バルブ22が取り付けられ、この液体吸入用バルブ22はチェック弁22aを有している。このチェック弁22aは液体吸入時には開放され、液体吐出時は閉止されるように構成されている。
【0011】
シリンダ21の底面には、液体を吐出可能に構成された液体吐出用バルブ23の一端が前記シリンダ21内の液体を通過可能に取り付けられている。この液体吐出用バルブ23は上側バルブケース23aと下側バルブケース23bとパッキン24とリング25とボール弁26とばね27とから構成されており、前記上側バルブケース23aと下側バルブケース23bとは軸線に沿って延びる貫通孔を有している。この貫通孔は、前記シリンダ21孔の下端部よりも細く形成され、前記シリンダ21内の液体を通過可能に構成されている。また、この貫通孔は前記第一段部と第二段部とを有しており、この第一段部には前記パッキン24が組み込まれ、かつ前記第二段部には前記リング25が組み込まれている。このリング25は貫通孔を有しており、この貫通孔は前記ボール弁を収容可能に形成されている。前記パッキン24およびリング25は、前記下側バルブケース23bの一端が前記上側バルブケース23aの他端に連結される際、挟持されるように構成されている。また、下側バルブケース23aは段付貫通孔を有し、この段付貫通孔内には前記ボール弁26がばね27によりパッキン24側に付勢されて配置されている。このボール弁26は、ばね27の付勢により、常時パッキン24に当接して液体吐出用バルブ23の流路を塞ぎ、上側から所定圧が作用することで流路を開放するように構成されている。これらのリング25とボール弁26とは、例えば鉄やステンレスなどの金属で構成されており、このボール弁26の直径は前記リング25の孔の内径に等しく、ボール弁26がリング25孔内面に接し摺動可能に構成されている。つまり、このリング25の孔がボール弁26の摺動案内孔であり、ボール弁26は摺動案内孔の長さ分を摺動する構成である。さらに、前記下側バルブケース23aには前記ノズル28が前記液体吐出用バルブ23内の液体を通過可能に取り付けられており、このノズル28から液体が吐出されるように構成されている。なお、前記リング25とボール弁26との少なくともどちらか一方は、鉄やステンレスなどの金属でなく、ゴムなどの弾性部材で構成されてもよい。また、前記リング25に代え、前記液体吐出用バルブ23の貫通孔の一部またはノズル28の貫通孔の一部をボール弁26の直径に等しい内径でかつ前記ボール弁26を完全に収容可能な長さに形成し、これを摺動案内孔としてもよい。さらに、前記ツールユニット2のねじ軸14に代え、ボールねじ軸を用いた構成であってもよい。
【0012】
制御装置3は、前記ACサーボモータ11の駆動軸11aの回転角を制御可能に構成されており、駆動軸11aの回転角により設定吐出量に応じて軸受けナット15の上限位置を決定するように構成されている。具体的には、この制御装置3はスタート信号により、ACサーボモータ11を正回転させて前記軸受けナット15を上昇させ、下死点よりも少し上昇した位置にあるピストンロッド17を上限位置まで上昇させるように構成されている。また、この制御装置3はACサーボモータ11を逆転させて軸受けナット15を下降させ、上限位置にあるピストンロッド17を下死点まで下降させるように構成されている。さらに、この制御装置3は、ピストンロッド17を下死点で停止させた状態でしばらくすると、ACサーボモータ11を正回転させて軸受けナット15を下限位置から少し上昇した位置で停止させ、ピストンロッド17を下死点から少し上昇させた位置で停止させるように構成されている。
【0013】
この構成によるディスペンサ装置1の動作を説明する。まず、ACサーボモータ11の駆動軸11aを正転駆動させると、その駆動軸11aに連結されたねじ軸14も正転駆動する。その時、ねじ軸14に螺合している軸受けナット15は後退するので、連接スリーブ16とピストンロッド17も上限位置まで後退する。この時、図2に示すように、シリンダ21内の圧力が低下し、液体吐出用バルブ23内のボール弁26はパッキン24を強く押圧して流路を完全に塞ぐ一方、液体吸入用バルブ22内のチェック弁22aが開き、液体吸入用バルブ22からシリンダ21内に液体が吸入される。次に、ACサーボモータ11を逆転駆動させると、その駆動軸11aに連結されたねじ軸14も逆転する。その間、軸受けナット15はねじ軸14に沿って前進するので、ピストンロッド17および連接スリーブ16も前進する。この時、ピストンロッド17がシリンダ21内を前進すると、シリンダ21内の圧力が上昇し、図3に示すように、液体吸入用バルブ22内のチェック弁22aが閉止する一方、前記液体吐出用バルブ23内のボール弁26が液体の吐出方向へ押し出され、リング25からも離脱する。そのため、シリンダ21内の液体は、ピストンロッド17が下死点に達することによってノズル28から所定量吐出され、シリンダ21ないしノズル28内の全ての液体が吐出されると液体の吐出が完了する。前記ピストンロッド17が下死点に達した状態でしばらくすると、図4に示すように、シリンダ21内の圧力が下降するとともに、ばね27の付勢力によりボール弁26がリング25の孔端に接する位置に復帰し、これによりシリンダ21からボール弁26までの液体の流路が閉鎖される。この状態で、ピストンロッド17の先端を図5のA線の位置まで後退させ停止させると、シリンダ21内が急激に負圧になるのとともに、ばね21の付勢力によりボール弁26が流路を閉鎖したままリング25の孔を摺動してパッキン24に圧接するまで移動する。この移動量分が液体吐出用バルブ23ないしノズル28内の容積変化となり、このボール弁26の移動量分に等しいノズル28内の液体がノズル28内を移動し、同時にノズル28先端から液ダレ部60がノズル28内に引き込まれる。このため、ツールユニット2移動時や予測不可能な衝撃がツールユニット2に加わっても、ノズル28先端には液ダレ部60が無いため、液体が飛散しない。また、このディスペンサ装置1ではボール弁26を押し上げる際、ボール弁26にはばね27の付勢力とシリンダ21内へ引き込まれる圧力とが加わる。そのため、ばね27の付勢力のみでボール弁26を押し上げられる場合よりも早くボール弁を引き上げることが可能になり、次の吐出動作に移る時間が短縮される。さらに、ピストンロッド17が下死点よりも少し上昇した位置でサイクルを終えるため、ツールユニット2内に残留する液体が少量になる。そのため、供給液を交換する際の廃棄液量を少なくできる。
【0014】
なお、前記リング25とボール弁26との少なくともどちらか一方が弾性部材で構成される場合、ボール弁26の直径はリング25の内径より少し大きく構成される。例えば、前記リング25は弾性部材で構成され、前記ボール弁26が金属で構成される場合、図4に示すように液体の吐出が完了して、前記シリンダ21内の圧力が下降するとともに、前記ばね21の付勢力によりボール弁26はリング25の孔端に接する位置まで押し上げられた状態で停止する。ここで、図5に示すように前記ピストンロッド17を後退させると、シリンダ21内が負圧になり、前記ボール弁26には、ばね27の付勢力とシリンダ21内へ引き込まれる圧力とが働く。これら付勢力と圧力とを受け、ボール弁26は弾性変形する。この弾性変形によって、ボール弁26はリング25孔内に入り込む。これにより液体吐出用バルブ23ないしノズル28の容積変化が生じ、これに等しいノズル28内の液体がノズル28内を移動するため、ノズル28先端から液ダレ部60がノズル28内に引き込まれる。
【0015】
上記の構成であるため、リング25の内径とボール弁26の直径とは同径でなくてもよいので、リング25とボール弁26とは弾性部材で形成されたほうが、金属で形成された場合に比べ、簡単に加工できる。また、ボール弁26が金属でなく弾性部材で構成されれば、ボール弁26の質量は小さくできる。このため、ボール弁26がリング25孔端に接し、リング25孔内に完全に押し上げられるまでの時間を短縮でき、次の吐出動作に移る時間が前述の構成よりもさらに短縮できる。さらに、実施形態では、ピストンロッド17は下死点よりも少し上昇した位置で1サイクルを終えるように構成されているが、上死点から下降して、上死点に復帰するまでを1サイクルとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の構成図
【図2】本発明の液体吸入時における拡大要部動作説明図
【図3】本発明の液体吐出時における拡大要部動作説明図
【図4】本発明の液体吐出完了時における拡大要部動作説明図
【図5】本発明の滴残留吸入時における拡大要部動作説明図
【図6】従来例の構成図および液体吸入時の動作説明図
【図7】従来例の構成図および液体吐出時の動作説明図
【符号の説明】
【0017】
1 ディスペンサ装置
2 ツールユニット
3 制御装置
11 ACサーボモータ
11a 駆動軸
12 エンコーダ
14 ねじ軸
15 軸受けナット
16 連接スリーブ
17 ピストンロッド
21 シリンダ
22 液体吸入用バルブ
22a チェック弁
23 液体吐出用バルブ
23a 上側バルブケース
23b 下側バルブケース
24 パッキン
25 リング
26 ボール弁
27 ばね
28 ノズル
50 ケース
51 連結具
52 回り止めねじ
53 ピン
60 液ダレ部
101 ディスペンサ装置
102 充填ユニット
103 制御装置
104 エンコーダ
105 サーボモータ
105a 駆動軸
106a ボールねじ軸
106b 軸受けナット
107 移動ブロック
107a リニアレール
108 ピストン
108a ピストンロッド
120 シリンダ
121 ノズル
150 支持台
201 液体
202 液体容器
203 床板
204 被供給部材
【出願人】 【識別番号】000227467
【氏名又は名称】日東精工株式会社
【出願日】 平成18年6月23日(2006.6.23)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−717(P2008−717A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−174273(P2006−174273)