DE112017002707T5

DE112017002707T5 - Flüssigmaterialabgabevorrichtung und Auftragsvorrichtung und Auftragsverfahren für diese

Info

Publication number: DE112017002707T5
Application number: DE112017002707.1T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Ikushima
Original assignee: Musashi Engineering Inc
Current assignee: Musashi Engineering Inc
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2019-02-21
Also published as: CN109311043B; JP6739786B2; TW201808470A; JP2017213487A; CN109311043A; WO2017208956A1; KR20190015217A; TWI770027B; KR102306482B1; US11458501B2; US20210220863A1

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die ein Erzeugen von Blasen vermeiden können, die durch einen Stangenanhebevorgang in einer Unterdruckumgebung bewirkt werden. Außerdem soll eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung und ein Verfahren geschaffen werden, die das Problem einer Leckage eines flüssigen Materials lösen können, das als ein Ergebnis eines unzureichenden Schließens durch ein Endstück einer Ventilstange aufgrund von Verschleiß des Ventilstangenendstücks oder eines Ventilsitzes auftritt. Die Lösung ist eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die in einem Unterdruckraum angewendet wird und Folgendes aufweist: ein Speicherbehältnis; eine das Speicherbehältnis mit Druck beaufschlagende Kompressionsgaslieferquelle; eine Düse mit einem Abgabeströmungspfad; eine sich hin- und hergehend bewegende Ventilstange; ein die Ventilstange antreibender Aktuator; ein Ventilsitz mit einem Kommunikationsloch, das mit dem Abgabeströmungspfad in Kommunikation steht; und eine Abgabesteuervorrichtung, die den Aktuator so steuert, dass das Kommunikationsloch durch ein Endstück der Ventilstange geöffnet und geschlossen wird, wobei die Abgabesteuervorrichtung eine Beschleunigungszeit A_u beim Anheben der Ventilstange durch den Aktuator so steuert, dass sie in einem Bereich von 2 bis 300 ms gehalten wird, womit ein Erzeugen von Blasen verhindert wird, die bei dem Anheben der Ventilstange bewirkt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abgeben eines flüssigen Materials in einer Unterdruckumgebung. In der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, dass der Ausdruck „Unterdruckumgebung“ eine Vakuumumgebung umfasst.
Hintergrund des Standes der Technik
Wenn Blasen in einem flüssigen Kunststoff (flüssiges Material) in einem Schritt (wie beispielsweise Vergießen/Potting oder Unterfüllen) eines Auftragens des flüssigen Materials auf ein Substrat, an dem ein Halbleiterbauteil etc. montiert sind, vorhanden sind, treten verschiedene nachteilhafte Einflüsse auf; beispielsweise schwankt eine Abgabemenge, sind eine Form und eine Position des aufgetragenen flüssigen Materials nicht konstant (Ziehlinien geraten nämlich in Unordnung), wird das flüssige Material umherverteilt, da die Blasen zu dem gleichen Zeitpunkt ausspritzen, zu dem das flüssige Material abgegeben wird, und haftet das zusätzliche flüssige Material an der Umgebung einer Abgabeöffnung einer Düse an.
Als ein Beispiel von Verfahren zum Entfernen der vorstehend erwähnten nachteilhaften Einflüsse der Blasen gibt es ein Verfahren zum Anordnen des flüssigen Materials in einer Unterdruckumgebung (Vakuumumgebung) zum Zwecke des Entgasens. Gemäß dem allgemeinsten Entgasungsverfahren wird vor dem Beginn der Tätigkeit ein Behältnis (eine Spritze), das das flüssige Material enthält und bei der Tätigkeit tatsächlich in Anwendung kommt, so wie er ist, in ein weiteres umschlossenes Behältnis gesetzt, und das umschlossene Behältnis wird zu einem Unterdruckzustand (Vakuumzustand) zum Entgasen des flüssigen Materials entleert. In einem weiteren Verfahren wird eine Auftragsvorrichtung vorgeschlagen, die einen Innenraum hat, in dem das Auftragen des flüssigen Materials ausgeführt wird, wobei der Innenraum als ein umschlossener Raum ausgebildet ist und in einen Unterdruckzustand (Vakuumzustand) zum Entgasen des flüssigen Materials entleert wird.
Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 eine Flüssigmaterialauftragsvorrichtung, die eine Lager-Abgabeeinheit aufweist, die ein flüssiges Material unterbringt und das flüssige Material durch eine Abgabeöffnung abgibt, wobei die Flüssigmaterialauftragsvorrichtung das flüssige Material zu einem Auftragszielort aufbringt, wobei die Auftragsvorrichtung des Weiteren einen Auftragsraum hat, der zumindest die Lager-Abgabeeinheit und den Auftragszielort umgibt, und ein Entleerungssystem aufweist, das den Auftragsraum zu einem Unterdruckzustand entleert, und wobei das flüssige Material zu dem Auftragszielort von der Lager-Abgabeeinheit abgegeben wird, während der Auftragsraum in dem Unterdruckzustand gehalten wird.
Patentdokument 2 offenbart eine Vakuumauftragsvorrichtung mit einer Vakuumkammer, in der ein Zielprodukt für ein Auftragen eines flüssigen Kunststoffes angeordnet ist und wobei der flüssige Kunststoff in einem Vakuumzustand zu einer vorbestimmten Position des Auftragszielprodukts von einer Abgabeeinrichtung (Spender) aufgetragen wird, die eine Lieferquelle des flüssigen Kunststoffes ist, wobei die Vakuumkammer, die das Auftragszielprodukt enthält, durch einen ersten Behältnisabschnitt, der das Auftragszielprodukt enthält und stützt, und einen zweiten Behältnisabschnitt gebildet ist, an dem eine Düse der Abgabeeinrichtung (Spender) angebracht ist, wobei der erste Behältnisabschnitt und der zweite Behältnisabschnitt so gebildet sind, dass sie in einer X-Y-Ebene ohne Aufbrechen eines luftdichten Zustandes der Vakuumkammer relativ bewegbar sind, und wobei eine X-Y-Treiber zumindest entweder den ersten und/oder den zweiten Behältnisabschnitt in der X-Y-Ebene bewegt und bewirkt, dass eine relative ebene Positionsbeziehung zwischen dem Auftragszielprodukt und der Düse variabel ist, wobei der X-Y-Treiber außerhalb der Vakuumkammer eingebaut ist.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2005-211874
Patentdokument 2: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2007-111862

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In einer Abgabevorrichtung, die eine sich hin- und hergehend bewegende Ventilstange (Kolbenstange) aufweist, tritt, wenn eine Auftragstätigkeit unter Verwendung einer in einem Unterdruckraum angeordneten Abgabevorrichtung ausgeführt wird, ein Problem dahingehend auf, dass ein Flüssigkeitsdruck in der Nähe eines Endstücks der Ventilstange reduziert ist und mit einer Betätigung des Ausfahrens der Ventilstange Blasen erzeugt werden. Wenn die Blasen in der Nähe des Endstücks der Ventilstange erzeugt werden, tritt das vorstehend erwähnte Problem auf; beispielsweise geraten die Ziehlinien in Unordnung und das flüssige Material wird zu dem Zeitpunkt der Abgabe aufgrund des Vorhandenseins der Blasen verteilt (spritzt umher).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die ein Erzeugen von Blasen vermeiden können, die mit der Betätigung des Ausfahrens einer Ventilstange in einer Unterdruckumgebung bewirkt werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die das Problem des Austretens (Leckage) eines flüssigen Materials lösen können, das als ein Ergebnis eines unzureichenden Schließens durch ein Endstück der Ventilstange aufgrund eines Verschleißes des Endstücks der Ventilstange oder eines Ventilsitzes auftreten kann.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die in einem Unterdruckraum angewendet wird, wobei die Flüssigmaterialabgabevorrichtung ein Speicherbehältnis, das ein flüssiges Material speichert; eine Kompressionsgaslieferquelle, die das Speicherbehältnis mit Druck beaufschlagt; eine Düse mit einem Abgabeströmungspfad; eine sich hin- und hergehend bewegende Ventilstange; einen Aktuator, der die Ventilstange antreibt; einen Ventilsitz mit einem Kommunikationsloch, das mit dem Abgabeströmungspfad in Kommunikation steht; und eine Abgabesteuervorrichtung aufweist, die den Aktuator so steuert, dass er das Kommunikationsloch durch ein Endstück der Ventilstange öffnet und schließt, wobei die Abgabesteuervorrichtung eine Beschleunigungszeit A_u beim Anheben der Ventilstange durch den Aktuator so steuert, dass sie in einem Bereich von 2 bis 300 ms gehalten wird, womit ein Erzeugen von Blasen verhindert wird, die durch das Anheben der Ventilstange verursacht werden.
In der vorstehend erwähnten Flüssigmaterialabgabevorrichtung kann die Abgabesteuervorrichtung eine Sollgeschwindigkeit V₁ bei dem Anheben der Ventilstange durch den Aktuator so steuern, dass sie innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 30 mm/s gehalten wird.
In der vorstehend erläuterten Flüssigmaterialabgabevorrichtung kann die Abgabesteuervorrichtung eine Beschleunigungszeit A_d beim Absenken der Ventilstange durch den Aktuator so steuern, dass sie innerhalb eines Bereiches von 2 bis 300 ms gehalten wird. In diesem Fall kann die Abgabesteuervorrichtung die Beschleunigungszeit A_u bei dem Anheben der Ventilstange und die Beschleunigungszeit A_d bei dem Absenken der Ventilstange durch den Aktuator auf die gleiche Größe einstellen.
In der vorstehend erwähnten Flüssigmaterialabgabevorrichtung kann der Aktuator angetrieben werden, indem als eine Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der eine Vorwärtsbewegungsposition der Ventilstange mit der Abgabesteuervorrichtung steuern kann. In diesem Fall kann der Aktuator angetrieben werden, indem als die Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der aus folgenden Motoren ausgewählt wird: ein Schrittmotor, ein Servomotor und ein Linearmotor.
Außerdem kann die Flüssigmaterialabgabevorrichtung des Weiteren einen Positionserfassungsmechanismus aufweisen, der erfasst, dass das Endstück der Ventilstange an einer Ventilsitzschließposition ist.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem zweiten Aspekt eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung mit einem Speicherbehältnis, das ein flüssiges Material speichert; einer Kompressionsgaslieferquelle, die das Speicherbehältnis mit Druck beaufschlagt; einer Düse mit einem Abgabeströmungspfad; einer sich hin- und hergehend bewegenden Ventilstange; einem Aktuator, der die Ventilstange antreibt; einem Ventilsitz mit einem Kommunikationsloch, das mit dem Abgabeströmungspfad in Kommunikation steht; und einer Abgabesteuervorrichtung, die den Aktuator so steuert, dass das Kommunikationsloch durch ein Endstück der Ventilstange geöffnet und geschlossen wird, wobei die Flüssigmaterialabgabevorrichtung des Weiteren einen Positionserfassungsmechanismus aufweist, der erfasst, dass das Endstück der Ventilstange an einer Position ist, bei der der Ventilsitz geschlossen ist.
In der vorstehend erläuterten Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann der Aktuator angetrieben werden, indem als eine Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der eine Vorwärtsbewegungsposition der Ventilstange mit der Abgabesteuervorrichtung steuern kann. In diesem Fall kann der Aktuator angetrieben werden, indem als die Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der aus folgenden Motoren ausgewählt wird: ein Schrittmotor, ein Servomotor und ein Linearmotor.
In der vorstehend erläuterten Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die den Positionserfassungsmechanismus aufweist, kann der Positionserfassungsmechanismus Folgendes aufweisen: ein Gleitelement, das mit dem Aktuator verbunden ist; eine Gleiteinrichtung, die mit dem Gleitelement verbunden ist; ein Sensormechanismus, der erfasst, dass das Gleitelement an einer vorbestimmten Position ist; ein Stangenverbindungselement, das mit der Ventilstange verbunden ist und in Kontakt mit dem Gleitelement in einer trennbaren Weise angeordnet ist; und ein elastisches Element, das eine Vorspannkraft aufbringt, um das Stangenverbindungselement und das Gleitelement in Kontakt miteinander in einer trennbaren Weise zu halten; wobei, wenn eine Kraft, die so wirkt, dass die Ventilstange weiter vorwärts bewegt wird, durch den Aktuator aufgebracht wird, nachdem die Ventilstange mit dem Ventilsitz in Kontakt gelangt ist, das Gleitelement nach unten weg von dem Stangenverbindungselement bewegt wird, und der Umstand, dass das Endstück der Ventilstange an der Position ist, die den Ventilsitz schließt, erfasst wird durch Erfassen der nach unten gerichteten Bewegung des Gleitelementes mit dem Sensormechanismus.
In der vorstehend erläuterten Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die das Stangenverbindungselement aufweist, kann das Stangenverbindungselement mit der Gleiteinrichtung verbunden sein, und das elastische Element kann eine Spiralzugfeder sein, die das Stangenverbindungselement und das Gleitelement kuppelt. In diesem Fall kann das elastische Element eine Zugkraft Pi aufweisen, die äquivalent zu einer Kraft ist, die das Stangenverbindungselement und das Gleitelement bewegen kann, wenn die Ventilstange und der Ventilsitz nicht miteinander in Kontakt stehen.
In der vorstehend erläuterten Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die das Stangenverbindungselement aufweist, kann das Gleitelement eine obere Fläche, die ein erstes Durchgangsloch hat, durch das die Ventilstange eingeführt ist, und eine Bodenfläche haben, die ein zweites Durchgangsloch hat, durch das die Ventilstange eingeführt ist, wobei das Stangenverbindungselement und das elastische Element zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche (Bodenfläche) des Gleitelementes angeordnet sein können, und das elastische Element kann das Stangenverbindungselement, das mit der oberen Fläche oder der unteren Fläche (Bodenfläche) des Gleitelementes in Kontakt steht, in einer trennbaren Weise (separierbar) halten. In diesem Fall kann die Flüssigmaterialabgabevorrichtung des Weiteren ein Fixierelement aufweisen, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das das Stangenelement feststehend hält, und das elastische Element kann eine Kompressionsspiralfeder sein, durch die die Ventilstange eingeführt ist. Außerdem kann das elastische Element eine Rückstoßkraft (Abstoßkraft) Pii haben, die äquivalent zu einer Kraft ist, die zum Bewegen der Ventilstange, des Stangenverbindungselementes und des Fixierelementes erforderlich ist.
Die vorstehend erläuterte Flüssigmaterialabgabevorrichtung kann des Weiteren ein erstes Führungselement, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das ein gerade Bewegung der Ventilstange führt, und ein zweites Führungselement aufweisen, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das die gerade Bewegung der Ventilstange führt, wobei das zweite Führungselement an einer Position ist, die niedriger als das erste Führungselement ist. In diesem Fall kann die Flüssigmaterialabgabevorrichtung des Weiteren ein drittes Führungselement aufweisen, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das die gerade Bewegung der Ventilstange führt, wobei das dritte Führungselement an einer Position ist, die niedriger als das zweite Führungselement ist.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren eine Auftragsvorrichtung, die Folgendes aufweist: die vorstehend erwähnte Flüssigmaterialabgabevorrichtung, einen Arbeitstisch, auf dem ein Werkstück angeordnet wird; eine Relativantriebsvorrichtung, die die Flüssigmaterialabgabevorrichtung und den Werktisch relativ zueinander bewegt; eine Abdeckung, die einen Unterdruckraum bildet, in dem die Flüssigmaterialabgabevorrichtung, der Werktisch und die Relativantriebsvorrichtung angeordnet sind; eine Entleerungsvorrichtung, die einen Unterdruck im Inneren der Abdeckung erzeugt; und eine Antriebssteuervorrichtung, die die Relativantriebsvorrichtung steuert.
Bei der vorstehend erläuterten Auftragsvorrichtung kann die Entleerungsvorrichtung (Unterdruckerzeugungsvorrichtung) eine Vakuumpumpe sein.
Die vorliegende Erfindung schafft darüber hinaus ein Auftragsverfahren, das die vorstehend erläuterte Auftragsvorrichtung anwendet, wobei das flüssige Material auf das Werkstück aufgetragen wird, während das Werkstück und die Flüssigmaterialabgabevorrichtung relativ zueinander in einem Zustand bewegt werden, bei dem ein Innenraum der Abdeckung unter einem Unterdruck durch die Entleerungsvorrichtung (Unterdruckerzeugungsvorrichtung) gehalten wird.
In dem vorstehend erläuterten Auftragsverfahren kann der Innenraum der Abdeckung im Wesentlichen unter einem Vakuum gehalten sein.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, da ein Erzeugen von durch den Betrieb des Anhebens der Ventilstange bewirkten Blasen verhindert wird, es möglich, jene Probleme zu vermeiden, wie beispielsweise, dass die Ziehlinien in Unordnung geraten und das flüssige Material zum Zeitpunkt der Abgabe verteilt wird.
Da das flüssige Material unter Druck unter Verwendung des komprimierten Gases zugeführt wird und das Kommunikationsloch durch die Ventilstange geöffnet und geschlossen wird, kann das flüssige Material in stabiler Weise bei einer hohen Geschwindigkeit (hohe Strömungsrate) mit einem guten Ansprechverhalten abgegeben werden.
Darüber hinaus kann in der vorliegenden Erfindung, die den Positionserfassungsmechanismus aufweist, das Schließen durch das Endstück der Ventilstange in zuverlässiger Weise sogar dann sichergestellt werden, wenn ein Verschleiß des Ventilstangenendstückes oder des Ventilsitzes aufgetreten ist.
Figurenliste

1 zeigt eine ausschnittartige Seitenschnittansicht einer Abgabevorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels.
2 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 1 unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung.
3 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B in 1 unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung.
4 zeigt eine erläuternde Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb eines Ausfahrens einer Ventilstange in der Abgabevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zu erläutern.
5 zeigt eine erläuternde Ansicht, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb eines Einfahrens der Ventilstange bei der Abgabevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erläutern.
6 zeigt eine erläuternde Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb zum Erfassen eines Kontaktes der Ventilstange bei der Abgabevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erläutern.
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Auftragsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine ausschnittartige Seitenschnittansicht einer Abgabevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von vorn einer Abgabevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C in 9 unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung.
11 zeigt eine erläuternde Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb zum Ausfahren der Ventilstange bei der Abgabevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu erläutern.
12 zeigt eine erläuternde Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb zum Einfahren der Ventilstange bei der Abgabevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu erläutern.
13 zeigt eine erläuternde Ansicht, auf die Bezug genommen wird, um einen Betrieb zum Erfassen eines Kontaktes der Ventilstange bei der Abgabevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu erläutern.
14 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von vorn einer Abgabevorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
15 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht einer Abgabevorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. In 15 zeigt 15(a) eine Vorderansicht und zeigt 15(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D in 15(a) unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung.
16 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht einer Abgabevorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. In 16 zeigt 16(a) eine Vorderansicht und zeigt 16(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie E-E in 16(a) unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung.
17 zeigt eine grafische Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten beim Ausfahren der Ventilstange zu erläutern.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert.
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Abgabevorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Abgabevorrichtung der Art, bei der ein flüssiges Material durch Öffnen eines Kommunikationsloches 7 in einem Ventilsitz 6 durch eine Betätigung eines Anhebens einer Ventilstange 21 abgegeben wird und bei der das Abgeben des flüssigen Materials angehalten wird, indem das Kommunikationsloch 7 durch ein Betätigen eines Absenkens der Ventilstange 21 verschlossen wird. Die Abgabevorrichtung 1 wird in einem Unterdruckraum in einem Zustand angewendet, bei dem sie an einer Auftragsvorrichtung 101 montiert ist. Die Abgabevorrichtung 1 kann ein Erzeugen von Blasen verhindern, indem eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung der Ventilstange 21 eingestellt wird durch Steuern eines Betriebs eines elektrischen Aktuators 28 mit einer Abgabesteuervorrichtung 33. Die Abgabevorrichtung 1 hat einen Positionserfassungsmechanismus 34 für ein Erfassen einer Position, an der die Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt. Somit kann das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 zuverlässig sogar dann geschlossen werden, wenn ein Verschleiß der Ventilstange 21 oder des Ventilsitzes 6 auftritt.
Nachstehend ist zunächst der Aufbau der Abgabevorrichtung 1 beschrieben und danach ist der Betrieb der Abgabevorrichtung 1 beschrieben.
Aufbau
1 zeigt eine ausschnittartige Seitenschnittansicht der Abgabevorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 1 unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung, und 3 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B in 1 unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung. In der nachfolgenden Beschreibung ist die Seite, die den Aktuator 28 umfasst, als „obere Seite“ in einigen Fällen bezeichnet und die Seite, die die Düse 3 umfasst, ist in einigen Fällen als die „untere Seite“ bezeichnet. Darüber hinaus ist ein Betrachtungspunkt aus 1 in einigen Fällen anhand „unter Betrachtung von vorn“ ausgedrückt, und ein Betrachtungspunkt der 2 und 3 ist in einigen Fällen durch „unter Betrachtung von der Seite“ ausgedrückt.
Die Abgabevorrichtung 1 hat ein Speicherbehältnis oder Lagerbehältnis (Spritze) 2, eine Düse 3, ein Düsenbefestigungselement 5, den Ventilsitz 6, ein unteres Körperelement 10 und den Positionserfassungsmechanismus 34.
Das im ersten Ausführungsbeispiel angewendete Speicherbehältnis 2 ist eine aus Kunststoff hergestellte allgemeine Spritze (Injektionseinrichtung) mit einem Flansch 9 an einem oberen Ende und einem inneren Rohr 8 an einem unteren Ende. Die Ventilstange 21 ist durch das Speicherbehältnis 2 eingeführt und ein Innenraum des Innenrohrs 8 definiert ein Stangenendstückeinführloch. Das Düsenbefestigungselement 5, der Ventilsitz 6 und die Düse 3 sind an dem Innenrohr 8 angebracht.
Die Düse 3 ist ein rohrartiges Element und ein Innenraum der Düse 3 definiert einen Abgabeströmungspfad 4. Das Düsenbefestigungselement 5 ist an das untere Ende der Spritze 2 geschraubt, wodurch die Spritze 2 und der Abgabeströmungspfad 4 in der Düse 3 miteinander über den Ventilsitz 6 in Kommunikation stehen.
Das Düsenbefestigungselement 5 ist ein zylindrisches Element und hat an einem Bodenabschnitt (unterer Abschnitt) ein Durchgangsloch, in das die Düse 3 eingeführt ist.
Der Ventilsitz 6 sitzt in einer Vertiefung in dem Düsenbefestigungselement 5 und wird in einem Zustand feststehend gehalten, bei dem er sandwichartig zwischen dem Düsenbefestigungselement 5 und dem Innenrohr 8 an dem unteren Ende der Spritze 2 angeordnet ist. Der Ventilsitz 6 ist an einem untersten Rand der Spritze 2 positioniert und hat das Kommunikationsloch 7 für eine Kommunikation der Spritze 2 und des Abgabeströmungspfades 4 in der Düse 3 miteinander.
Das untere Körperelement 10 ist ein plattenartiges Element, das an einem unteren Ende einer Kopfabdeckung 47 angeordnet ist, in der der Aktuator 28 und ein oberer und ein unterer Gleitblock 37, 38 untergebracht sind. Ein Flanschabstützelement 11 mit einer hakenartigen Form ist an einer unteren Fläche des unteren Körperelementes 10 angeordnet und hält den Flansch 9, der an dem oberen Ende der Spritze 2 ausgebildet ist. Ein Einführabschnitt 12 mit einer kreisartigen säulenartigen Form und mit im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie ein Innendurchmesser der Spritze 2 ist an einer unteren Fläche des unteren Körperelementes 10 vorgesehen und sitzt in der Spritze 2. Ein Abdichtelement B 16 ist um einen Außenumfang des Einführabschnittes 12 herum angeordnet, um eine Leckage von komprimiertem Gas zu verhindern. Ein Durchgangsloch 13, durch das die Ventilstange 21 eingeführt ist, ist vertikal an den Mitten des unteren Körperelementes 10 und des Einführabschnittes 12 ausgebildet.
Ein ringartiges Gleitelement A 15 dient dem Verhindern einer Leckage des komprimierten Gases und ist in der Nähe eines oberen Endes des Durchgangsloches 13 angeordnet, und die Ventilstange 21 ist durch das Abdichtelement A 15 eingeführt. Da ein Innendurchmesser des Durchgangsloches 13 größer als ein Durchmesser der Ventilstange 21 ist, steht eine Außenumfangsfläche der Ventilstange 21 lediglich mit dem Abdichtelement A 15 in Kontakt und steht nicht mit einer Innenumfangsfläche des Durchgangsloches 13 in Kontakt. Ein Dichtungshalter 17 für ein feststehendes Halten des Abdichtelementes A 15 ist an dem oberen Ende des Durchgangsloches 13 vorgesehen. Während in diesem Ausführungsbeispiel das obere Ende des Durchgangsloches 13 einen vorragenden Abschnitt 14 ausbildet, der von dem unteren Körperelement 10 um einen Abstand nach oben vorragt, der sowohl dem Abdichtelement A 15 als auch dem Dichtungshalter 17 entspricht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. In einem anderen Beispiel kann das Abdichtelement A 15 so angeordnet sein, dass das untere Körperelement 10 eine flache obere Fläche hat.
Ein Kompressionsgasströmungspfad (Strömungspfad für das komprimierte Gas) 18 steht mit einer lateralen Fläche (seitliche Fläche) des Durchgangsloches 13 in Kommunikation, was ermöglicht, dass das durch den Kompressionsgasströmungspfad 18 gelieferte komprimierte Gas in die Spritze 2 eingeleitet wird. Der Kompressionsgasströmungspfad 18 ist ein Strömungspfad, der im Inneren des unteren Körperelementes 10 ausgebildet ist, und hat im Querschnitt eine L-artige Form und ist an einer oberen Fläche des unteren Körperelementes 10 offen. Eine Gaslieferverbindung 19 mit einer Kompressionsgaslieferöffnung sitzt an der Öffnung des Kompressionsgasströmungspfades 18. Das komprimierte Gas wie beispielsweise Umgebungsgas, Stickstoffgas oder Kohlendioxidgas wird zu der Gaslieferverbindung 19 von einer (nicht gezeigten) Kompressionsgaslieferquelle über ein Kompressionsgaslieferrohr 20 geliefert. Das flüssige Material (mit einer Viskosität von beispielsweise 0,1 bis 5 Pa·S, das in der Spritze 2 untergebracht ist, wird durch das gelieferte komprimierte Gas beispielsweise auf 300 bis 500 kPa mit Druck beaufschlagt. Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kompressionsgasströmungspfad 18 im Inneren des unteren Körperelementes 10 gebogen ist und an der oberen Fläche des unteren Körperelementes 10 offen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Der Kompressionsgasströmungspfad 18 kann an einer lateralen Fläche oder einer unteren Fläche des unteren Körperelementes 10 offen sein.
Ein unterer Endabschnitt der Ventilstange 21 erstreckt sich so, dass er das Durchgangsloch 13 durchdringt, und ist im Inneren des Spritzeninnenrohrs 8 (d.h. in der Nähe des Ventilsitzes 6) positioniert, und ein oberer Endabschnitt der Ventilstange 21 erstreckt sich von der oberen Fläche des unteren Körperelementes 10 nach oben und erreicht eine Position, die dem Aktuator 28 zugewandt ist. Der untere Endabschnitt der Ventilstange 21 hat eine geringere Breite (einen geringeren Durchmesser) als das Spritzeninnenrohr 8, und ein Zwischenraum zwischen einer Innenwand des Innenrohrs 8 und einer Seitenumfangsfläche (laterale Umfangsfläche) der Ventilstange 21 ist mit dem flüssigen Material gefüllt. Die Ventilstange 21 von diesem Ausführungsbeispiel ist durch eine mit einem Absatz ausgebildete Stange mit einem kleineren Durchmesser in der Nähe ihres unteren Endes gebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Beispiel beschränkt. Die Ventilstange 21 kann einen Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Kommunikationsloches 7 in dem Ventilsitz 6 in einigen Fällen haben, und kann in anderen Fällen keinen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweisen. Diese Art an Ventilstange ist auch als Ventilnadel oder eine Kolbenstange bezeichnet.
Die Ventilstange 21 ist an ihrem oberen Abschnitt mit dem Aktuator 28 über Stangenhalter 22, 23 verbunden und wird in einer hin- und hergehenden Weise durch die Betätigung mittels des Aktuators 28 linear bewegt.
Der Aktuator 28 ist in einem oberen Raum innerhalb der Kopfabdeckung 47 an einer Aktuatorbefestigungsplatte 29 angebracht, die koaxial zu der Ventilstange 21 ist. Die Aktuatorbefestigungsplatte 29 überbrückt zwischen oberen Enden von zwei Aktuatorstützplatten 30, die in gegenüberliegender Beziehung zu sowohl der Aktuatorstange 31 als auch der Ventilstange 21 angeordnet sind, die zwischen ihnen positioniert sind. Während in diesem Ausführungsbeispiel der Aktuator 28 und die Ventilstange 21 koaxial zueinander angeordnet sind, können die Achsen des Aktuators 28 und der Ventilstange 21 in einem anderen Ausführungsbeispiel auch nichtkoaxial sein.
Die Aktuatorstange 21 wird so betätigt, dass sie zu einem Ausfahren und Einfahren in der Lage ist, wobei sie die Aktuatorbefestigungsplatte 29 durchdringt und sich weiter nach unten erstreckt. Ein unterer Endabschnitt der Aktuatorstange 21 ist mit einem horizontalen Abschnitt 26a eines Antriebsübertragungselementes durch ein Fixierelement 27 verbunden. Das Antriebsübertragungselement 26 ist ein Element mit einer L-artigen Form unter Betrachtung von der Vorderseite, und der horizontale Abschnitt 26a ist mit dem unteren Endabschnitt der Aktuatorstange 31 verbunden. Ein vertikaler Abschnitt des Antriebsübertragungselementes 26, der senkrecht zu dem horizontalen Abschnitt 26a ist, ist mit dem unteren Gleitblock 38 gekuppelt.
Beispielsweise kann ein Schrittmotor, ein Servomotor oder ein Linearmotor als der Aktuator 28 angewendet werden. Die Anwendung eines derartigen Motors als der Aktuator 28 dient dem Steuern einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung beim Betrieb der Ventilstange 21, die durch den Aktuator 28 angetrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 28 durch einen Schrittmotor gebildet, der mit einem Drehmelder ausgestattet ist, und die Geschwindigkeit und die Beschleunigung beim Betrieb der Ventilstange 21 werden gesteuert. Eine Steuerverdrahtung 32 für eine Kommunikation mit der Abgabesteuervorrichtung 33, die den Betrieb des Aktuators 28 steuert, ist mit einem oberen Endabschnitt des Aktuators 28 verbunden.
Der Positionserfassungsmechanismus 34 ist hauptsächlich durch die beiden Gleitblöcke 37, 38, ein elastisches Element 42, einen Sensor 43 und eine Erfassungsplatte 45 gebildet. Eine Gleitschiene 36 ist in einem Zustand, bei dem sie sich vertikal erstreckt, an einer Gleitbefestigungsplatte 39 mit einer L-artigen Form in einer Schnittansicht so montiert, dass die beiden Gleitblöcke 37, 38 über die Gleitschiene 36 bewegbar sind, sh. 1. Indem die beiden Gleitblöcke 37, 38 über die Gleitschiene 36 sich bewegen, stehen eine untere Fläche des oberen Gleitblocks 37 und eine obere Fläche des unteren Gleitblocks 38 in Positionsbeziehung, wobei sie in Kontakt miteinander gelangen oder voneinander weggehen. Der obere Gleitblock 37 fungiert als ein Stangenverbindungselement, das sich in Verbindung mit der Ventilstange 21 bewegt und das von dem unteren Gleitblock 38 durch die Wirkung einer vorbestimmten Kraft sich wegbewegt.
Ein oberer Abschnitt eines Kupplungselementes 25 ist mit dem oberen Gleitblock (Stangenverbindungselement) 37 gekuppelt, und der obere Gleitblock 37 ist mit der Ventilstange 21 über das Kupplungselement 25 verbunden. Das Kupplungselement 25 hat eine C-artige Form oder [-artige Form unter Betrachtung von der Seite, und der untere Gleitblock 38 ist in einer Vertiefung angeordnet, die in dem Kupplungselement 25 ausgebildet ist, sh. 3. Der Stangenhalter B 23 zum Halten der Ventilstange 21 ist an einem unteren Ende des Kupplungselementes 25 angebracht. Der Stangenhalter A22 ist an dem Stangenhalter B 23 durch Befestigungselemente 24 lösbar fixiert.
Die Ventilstange 21 wird festgehalten, indem die Befestigungseinrichtungen 24 festgezogen werden und die Ventilstange 21 in einem Zustand ergreifen, bei dem sie zwischen den beiden Stangenhaltern 22 und 23 sandwichartig angeordnet ist. Gewöhnliche Schrauben werden als die Befestigungseinrichtungen 24 im vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendet, jedoch kann auch eine andere Art an Befestigungsteil angewendet werden. Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau kann die Ventilstange 21 mit Leichtigkeit in einer lösbaren Weise angebracht werden, und die Wartungstätigkeit wird erleichtert.
Eine L-förmige Befestigungsplatte 44, an der der Sensor 43 fixiert ist, ist an einem oberen Ende des oberen Gleitblocks 37 befestigt. Ein Fotosensor (Lichtsensor) wird als der Sensor 43 im vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendet, jedoch kann auch eine andere Art an Sensor angewendet werden, wie beispielsweise ein Fasersensor, ein fotoelektrischer Sensor oder ein Annäherungssensor (der Hochfrequenzoszillationsart oder der elektrostatischen Art).
Das Antriebsübertragungselement 26, das mit der Aktuatorstange 31 verbunden ist und eine L-artige Form unter Betrachtung von der Vorderseite hat, ist an einer lateralen Fläche des unteren Gleitblocks 38 befestigt. Die Erfassungsplatte 45 ist an einer lateralen (vorderen) Fläche des unteren Gleitblocks 38 senkrecht zu seiner lateralen Fläche montiert, an der das Antriebsübertragungselement 26 befestigt ist. Die Erfassungsplatte 45 hat in einem oberen Abschnitt einen geklappten Abschnitt 45a zum Betätigen des Sensors 43, sh. 3. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst der Sensor 43 eine Bewegung der Ventilstange 21 im Ansprechen auf eine Bewegung des geklappten Abschnittes 45a, wobei eine optische Achse des Fotosensors 43 abgefangen (unterbrochen) wird oder ermöglicht wird, dass Licht durch diesen hindurchtritt.
Ein oberer Stift 40 ist an einer vorderen Fläche des oberen Gleitblocks 37 angeordnet, und ein unterer Stift 41 ist an einer vorderen Fläche des unteren Gleitblocks 38 angeordnet. Ein elastisches Element (Feder) 42 ist zwischen den beiden Stiften 40 und 41 angeordnet. Das elastische Element 42 ist eine Spiralzugfeder und hat eine Zugkraft Pi, die äquivalent zu einer Kraft ist, die erforderlich ist, um den oberen Gleitblock 37 und die anderen zugehörigen Komponenten (inklusive dem Kupplungselement 25, der Ventilstange 21 und dem Sensor 43) über die Gleitschiene 36 zu bewegen. Das elastische Element 42 wirkt so, dass der obere Gleitblock 37 und der untere Gleitblock 38 miteinander in Kontakt gehalten werden.
Die Bauteile an der oberen Seite des unteren Körperelementes 10 sind durch die Kopfabdeckung 47 bedeckt. Dadurch soll ein Anwender davor geschützt werden, dass er bewegliche Komponenten berührt, und ein Freigeben von Staub von den beweglichen Teilen und ein Eindringen von Staub zu den beweglichen Komponenten soll verhindert werden.
Betrieb
Anhebebetrieb
Die Betriebsvorgänge der Abgabevorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 beschrieben.
Zunächst ist ein Betrieb zum Anheben der Ventilstange 21 aus einer Position, an der das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt steht, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wenn der Aktuator 28 so betätigt wird, dass die Aktuatorstange 31 einfährt (durch Bezugszeichen 48 bezeichnet), erhebt sich der untere Gleitblock 38 (bezeichnet durch Bezugszeichen 49) zusammen mit dem Antriebsübertragungselement 26. Da die obere Fläche des unteren Gleitblocks 38 mit der unteren Fläche des oberen Gleitblocks 37 in Kontakt steht, drückt das Anheben des unteren Gleitblocks 38 den oberen Gleitblock 37 nach oben (durch Bezugszeichen 50 bezeichnet). Daher erheben sich das Kupplungselement 25, das mit dem oberen Gleitblock 37 gekuppelt ist, und die Stangenhalter 22, 23, die mit dem unteren Ende des Kupplungselementes 25 gekuppelt sind, womit bewirkt wird, dass die durch die Stangenhalter 22, 23 gehaltene Ventilstange 21 sich erhebt (nach oben bewegt), wie dies anhand von Bezugszeichen 51 gezeigt ist. Durch die Aufwärtsbewegung der Ventilstange 21 bewegt sich, wie dies in 4 gezeigt ist, das untere Ende der Ventilstange 21 weg von dem Ventilsitz 6, und das flüssige Material, das durch den Abgabeströmungspfad 4 getreten ist, strömt aus der Abgabeöffnung heraus.
Erster Absenkbetrieb
Ein Betrieb zum Absenken der Ventilstange 21, bis das untere Ende der Ventilstange 21 den Ventilsitz 6 kontaktiert, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wenn der Aktuator 28 betätigt wird, damit die Aktuatorstange 31 nach unten ausfährt (gezeigt durch Bezugszeichen 52), senkt sich der untere Gleitblock 38 zusammen mit dem Antriebsübertragungselement 26 (gezeigt durch Bezugszeichen 53). Da der untere Gleitblock 38 mit dem oberen Gleitblock 37 durch die Feder 42 gekuppelt ist, senkt sich der obere Gleitblock 37 ebenfalls durch die Wirkung der Feder 42 (gezeigt durch Bezugszeichen 54). Hierbei ist die Stärke (Pi) der Feder 42 so festgelegt, dass sie gleich der Kraft ist, die erforderlich ist, um den oberen Gleitblock 37 und die anderen zugehörigen Komponenten (inklusive dem Kupplungselement 25, der Ventilstange 21 und dem Sensor 43) über die Gleitschiene 36 zu bewegen. Daher wird die Feder 42 nicht wesentlich gestreckt, und der obere Gleitblock 37 wird in einem Zustand bewegt, bei dem er mit dem unteren Gleitblock 38 in Kontakt gehalten bleibt. Durch das Absenken des oberen Gleitblocks 37 senken sich das Kupplungselement 25 und die Stangenhalter 22, 23, die mit dem unteren Ende des Kupplungselementes 25 gekuppelt sind, ebenfalls ab, womit bewirkt wird, dass die Ventilstange 21, die durch die Stangenhalter 22, 23 gehalten wird, sich absenkt (gezeigt durch Bezugszeichen 55). Demgemäß gelangt, wie dies in 5 gezeigt ist, das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt, und die Kommunikation zwischen dem Abgabeströmungspfad 4 und dem Speicherbehältnis 2 wird unterbrochen, womit das Ausströmen des flüssigen Materials aus der Abgabeöffnung angehalten wird. Die normale Abgabetätigkeit wird ausgeführt, indem der Anhebevorgang und der erste Absenkvorgang wiederholt werden.
Zweiter Absenkbetrieb
Ein Absenkbetrieb, bei dem die Position der Ventilstange 21 in eine sicher geschlossene Position gebracht wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Selbst nachdem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt ist, setzt die Aktuatorstange 31 das nach unten gerichtete Ausfahren anhand eines weiteren Ausfahrens des Aktuators 28 fort (gezeigt durch Bezugszeichen 56). Durch das Absenken des Antriebsübertragungselementes 26 senkt sich ebenfalls der untere Gleitblock 38 (gezeigt durch Bezugszeichen 57), jedoch ist das Absenken des oberen Gleitblocks 37 durch die Ventilstange 21 begrenzt, die mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt ist. Daher senkt sich, wenn der untere Gleitblock 38 sich absenkt, der geklappte Abschnitt 45a der mit dem unteren Gleitblock 38 gekuppelten Erfassungsplatte und bewegt sich weg von dem Sensor 43. Beim Erfassen eines derartigen Zustandes sendet der Sensor 43 ein Erfassungssignal zu der Abgabesteuervorrichtung 33. Die Abgabesteuervorrichtung 33 speichert als eine anfänglich erfasste Position (oder eine Kontaktposition) eine Position, an der der geklappte Abschnitt 45a der Erfassungsplatte sich von dem Sensor 43 wegbewegt.
Wenn sich lediglich der untere Gleitblock 38 in dem Zustand absenkt, bei dem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 wie vorstehend beschrieben in Kontakt steht, wird die Feder 42, die den oberen Gleitblock 37 und den unteren Gleitblock 38 kuppelt, gestreckt, womit eine Kraft erzeugt wird, die den oberen Gleitblock 37 nach unten zieht. Diese Kraft wirkt als eine Kraft, die die Ventilstange 21 gegen den Ventilsitz 6 über das Kupplungselement 25 drückt, wodurch die Aktuatorstange 31 in die sicher geschlossene Position gebracht wird, bei der sie aus der anfänglich erfassten Position um einen vorbestimmten Abstand weiter abgesenkt ist. Somit wird, da die Abgabesteuervorrichtung 33 bewirkt, dass die Ventilstange 21 an der sicher geschlossenen Position positioniert ist, das Schließen des Ventilsitzes 6 durch die Ventilstange 21 sichergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die sicher geschlossene Position auf eine Position festgelegt, die beispielsweise von der anfänglich erfassten Position um 1 mm beabstandet ist. Der vorstehend beschriebene zweite Absenkbetrieb wird dann ausgeführt, wenn eine lange Zeitspanne bis zu der nächsten Abgabetätigkeit (beispielsweise in einem langen Bereitschaftsmodus) vorhanden ist.
Während das vorliegende Ausführungsbeispiel so gestaltet ist, dass die Ventilstange 21 aus der anfänglich erfassten Position, an der der geklappte Abschnitt 45a der Erfassungsplatte sich von dem Sensor 43 wegbewegt, weiter abgesenkt wird, kann die Position der Erfassungsplatte 45 so eingestellt werden, dass die Erfassungsplatte 45 von dem Sensor 43 an einer Position sich entfernt, bei der die Feder 42 um eine bestimmte Länge gestreckt ist, nachdem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt ist, und dann weiter abgesenkt wird. Der Positionserfassungsmechanismus 34 kann ebenfalls ohne Anwendung des Sensors 43 gebildet sein. Die Kontaktposition der Ventilstange 21 kann beispielsweise erfasst werden, indem ein Drehwinkel oder ein Bewegungsbetrag einer Motorwelle mit der Hilfe beispielsweise einer Kodiereinrichtung erfasst wird, die an dem Motor für den Aktuator 28 angebracht ist, oder indem eine Vorwärtsbewegungsposition oder zurückversetzte Position der Ventilstange 21 genutzt wird, die aus dem erfassten Drehwinkel oder dem erfassten Bewegungsbetrag erlangt wird.
Steuerung der Beschleunigungszeit
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein Abfall des Flüssigkeitsdrucks, der in der Nähe des unteren Endes der Ventilstange 21 verursacht wird, und ein Erzeugen von Blasen aufgrund des Abfalls des Flüssigkeitsdrucks verhindert durch Steuern einer Anhebegeschwindigkeit und einer Beschleunigung (Beschleunigungszeit und Verzögerungszeit im vorliegenden Ausführungsbeispiel) bei dem Betrieb zum Anheben der Ventilstange 21 durch den Aktuator 28.
17 zeigt eine grafische Darstellung, auf die Bezug genommen wird, um die Beschleunigungs- und Verzögerungszeit beim Anheben der Ventilstange zu erläutern. Eine vertikale Achse V repräsentiert die Geschwindigkeit und eine horizontale Achse t repräsentiert die Zeit. Wenn t Null ist, befindet sich die Ventilstange 21 an der anfänglich erfassten Position (Kontaktposition), und die aufwärtige Bewegungsgeschwindigkeit V beträgt Null. In 17 ist mit A eine Beschleunigungszeit bezeichnet und mit B ist eine Verzögerungszeit bezeichnet. Wenn eine Beschleunigungszeit A_u im Anhebemodus bis zum Erreichen einer Sollgeschwindigkeit V₁ kleiner ist als ein bestimmter Wert, ergibt sich das Problem der Blasenerzeugung. Als ein Ergebnis eines Ausführens von Abgabeexperimenten unter Verwendung eines Unterfüllmaterials wurde bestätigt, dass das flüssige Material ohne Erzeugen von Blasen unter Abgabebedingungen abgegeben werden kann, bei denen die Sollgeschwindigkeit V₁ beispielsweise 0,2 bis 30 mm/s beträgt (vorzugsweise 0,5 bis 20 mm/s), und die Beschleunigungszeit A_u im Anhebemodus beispielsweise 2 bis 300 ms beträgt (vorzugsweise 5 bis 200 ms). In einer Vorrichtung des Standes der Technik wird das flüssige Material unter Bedingungen abgegeben, bei denen die Sollgeschwindigkeit V₁ ungefähr das Zehnfache der vorstehend erwähnten Werte beträgt und die Beschleunigungszeit (Anlaufzeit) A ungefähr ein Zehntel der vorstehend erwähnten Werte beträgt.
Die Verzögerungszeit B_u im Anhebemodus ist auf den gleichen Wert wie die Beschleunigungszeit A_u oder auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereiches (beispielsweise 2 bis 300 ms) der Beschleunigungszeit festgelegt.
Die Beschleunigungszeit A_d im Absenkmodus und die Verzögerungszeit B_d im Absenkmodus beim Betrieb zum Absenken der Ventilstange 21 sind auf die gleichen Werte wie bei der Beschleunigungszeit A_u im Anhebemodus und die Verzögerungszeit B_u im Anhebemodus jeweils festgelegt oder auf Werte innerhalb des zulässigen Bereiches (beispielsweise 2 bis 300 ms) der Verzögerungszeit festgelegt. Der Absenkvorgang ist bei der Vorrichtung des Standes der Technik so schnell wie möglich, was nicht bevorzugt wird aufgrund eines Bewirkens einer nichtsteuerbaren Zunahme des Abgabebetrages.
Abgabebetrieb
Ein Flüssigkeitsmaterialabgabebetrieb mit dem vorstehend erläuterten Anhebevorgang und Absenkvorgang geschieht wie folgt:
Zunächst wird das komprimierte Gas von der Kompressionsgasquelle zu der Gaslieferverbindung 19 über das Kompressionsgaslieferrohr 20 geliefert, womit das in der Spritze 2 untergebrachte flüssige Material über den Kompressionsgasströmungspfad 18 und das Durchgangsloch 13 mit Druck beaufschlagt wird. Wenn der Aktuator 28 ein Abgabestartsignal von der Abgabesteuervorrichtung 33 empfängt, wird die Ventilstange 21 gemäß der gesteuerten Geschwindigkeit und der gesteuerten Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten angehoben, wodurch das flüssige Material aus der Abgabeöffnung abgegeben wird. Nach dem Verstreichen einer Zeitspanne, die dem erwünschten Abgabebetrag entspricht, senkt sich beim Empfangen eines Abgabeendsignals von der Abgabesteuervorrichtung 33 der Aktuator 28 die Ventilstange 21 und schließt das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 durch das untere Ende der Ventilstange 21 (erster Absenkbetrieb). Der vorstehend erläuterte Vorgang ist ein Zyklus eines Basisabgabebetriebs. Der Druck des gelieferten komprimierten Gases, eine Anhebedistanz der Ventilstange 21, eine Ventilöffnungszeit etc. werden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften und Zuständen (wie beispielsweise die Viskosität und die Temperatur) des angewendeten flüssigen Materials festgelegt. Der Durchmesser und die Länge der Düse 3, der Durchmesser des Kommunikationsloches 7 in dem Ventilsitz 6 etc. können ebenfalls in Abhängigkeit von den vorliegenden Bedingungen geändert werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann bei der Abgabevorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei der das flüssige Material abgegeben wird, indem die Ventilstange 21 nach oben und nach unten bewegt wird, um das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 zu öffnen und zu schließen, das mit dem Abgabeströmungspfad 4 an dem Ende der Spritze 2 angebrachten Düse 3 in Kommunikation steht, das Erzeugen von Blasen in dem Innenrohr 8 (d.h. in dem Stangenendstückeinführloch) aufgrund eines Druckabfalls, der durch das Anheben der Ventilstange 21 bewirkt wird, verhindert werden durch die Anwendung des elektrischen Aktuators 28, der die Geschwindigkeit und die Beschleunigung (oder die Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten) bei der Anhebebewegung und der Absenkbewegung der Ventilstange 21 einstellen kann, und durch ein geeignetes Steuern jener Parameter. Als ein Ergebnis ist es möglich, diese Probleme zu lösen wie beispielsweise, dass das abgegebene flüssige Material sich verteilt und die Ziehlinien in Unordnung gelangen aufgrund des Vorhandenseins der Blasen in dem flüssigen Material.
Darüber hinaus ist, da die Abgabevorrichtung 1 einen Aufbau hat, der die vorhandene Spritze nutzt und ermöglicht, dass die Ventilstange 21 mit Leichtigkeit angebracht und gelöst wird, eine Wartungstätigkeit wie beispielsweise ein Reinigen und ein Zusammenbauen leicht auszuführen.
Darüber hinaus kann, da das flüssige Material unter Druck unter Verwendung des komprimierten Gases zugeführt wird und der Öffnungs- und Schließvorgang durch die Ventilstange 21 ausgeführt werden, das flüssige Material stabil bei einer hohen Geschwindigkeit (hohe Strömungsrate) mit einem guten Ansprechvermögen abgegeben werden.
Außerdem kann durch das Vorsehen des Positionserfassungsmechanismus 34 das Schließen des Kommunikationsloches 7 in dem Ventilsitz 6 durch das untere Ende der Ventilstange 21 zuverlässig sichergestellt werden. Wenn ein Verschleiß der Ventilstange 21 oder des Ventilsitzes 6 auftritt, besteht ein Risiko dahingehend, dass das Kommunikationsloch 7 nicht sicher geschlossen werden kann, und flüssiges Material kann austreten. Wenn andererseits die Ventilstange 21 übermäßig gegen den Ventilsitz 6 gedrückt wird, besteht ein Risiko dahingehend, dass der Ventilsitz 6 beschädigt werden kann (brechen kann). Da im ersten Ausführungsbeispiel die Kontaktposition zwischen dem unteren Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 durch den Positionserfassungsmechanismus 34 akkurat erfasst wird, ist das Risiko einer Leckage des flüssigen Materials sogar nach einer Langzeitanwendung beseitigt.
Auftragsvorrichtung
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Auftragsvorrichtung 101, die die Abgabevorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufweist.
Die Auftragsvorrichtung 101 des ersten Ausführungsbeispiels hat auf einer Basis 102 einen Tisch 104, an dem ein Werkstück 103, d.h. ein Auftragszielobjekt, anzuordnen ist, und auch eine X-Antriebsvorrichtung 105, eine Y-Antriebsvorrichtung 106 und eine Z-Antriebsvorrichtung 107 für ein Bewegen der vorstehend beschriebenen Abgabevorrichtung 1 relativ zu dem Werkstück 103. Die Relativantriebsvorrichtungen 105, 106, 107 sind in Richtungen bewegbar, die jeweils anhand Bezugszeichen 108, 109 und 110 bezeichnet sind. Die Abgabesteuervorrichtung 33 für ein Steuern der vorstehend erläuterten Betriebsvorgänge der Abgabevorrichtung 1 und eine Antriebssteuervorrichtung 111 für ein Steuern der Betriebsvorgänge der Antriebsvorrichtungen 105, 106, 107 sind im Inneren der Basis 102 angeordnet. Ein Raum oberhalb der Basis 102 ist durch eine Abdeckung 112 umgeben, die anhand von gepunkteten Linien gezeigt ist, und ein Innenraum der Abdeckung kann in einer Unterdruckumgebung unter Verwendung beispielsweise einer nicht gezeigten Vakuumpumpe gebracht werden. Die Abdeckung 112 kann eine Tür aufweisen, die einen Zugang zu dem Innenraum ermöglicht. Obwohl der Innenraum zu der Unterdruckumgebung im vorliegenden Ausführungsbeispiel gebracht wird, kann die Auftragstätigkeit unter Umgebungsdruck ausgeführt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich hauptsächlich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das Speicherbehältnis 2 anstelle einer Spritze, in die die Ventilstange 21 eingeführt ist, durch eine Spritze gebildet ist, die unter Verwendung eines Erstreckungselementes 60 verbunden ist. Nachfolgend sind hauptsächlich die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidenden Punkte beschrieben und die Beschreibung der gleichen Elemente ist in einigen Fällen weggelassen worden.
Ein Ventilstangenantriebssystem (d.h. die Komponenten oberhalb des unteren Körperelementes 10) im Inneren der Kopfabdeckung 47 ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel. Indem der Aktuator 28 die Aktuatorstange 31 vertikal hin- und herbewegt, wird die Ventilstange 21 ebenfalls vertikal hin- und herbewegt über das Antriebsübertragungselementes 26, den oberen Gleitblock 37 und den unteren Gleitblock 38.
Das untere Körperelement 10 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass es einen Erstreckungsabschnitt 58 aufweist, der fortlaufend nach unten sich erstreckt. Das untere Körperelement 10 und der Erstreckungsabschnitt 58 können einstückig miteinander gebildet sein oder können gebildet sein, indem verschiedene Elemente miteinander verbunden werden.
Das untere Körperelement 10 und der Erstreckungsabschnitt 58 haben ein Durchgangsloch 13, das sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Ein unteres Ende des Durchgangsloches 13 ist mit einer Flüssigkeitskammer 59 fluidverbunden, die breiter ist als das Durchgangsloch 13, das in dem Erstreckungsabschnitt 58 ausgebildet ist. Ringartige Abdichtelemente C 64 und D 65 zum Verhindern einer Leckage des flüssigen Materials sind in dem Durchgangsloch 13 angeordnet.
Die Flüssigkeitskammer 59 ist durch einen Raum mit einem großen Durchmesser und einen Raum mit einem kleinen Durchmesser, der unter dem Raum mit dem großen Durchmesser positioniert ist, gebildet, und der Abschnitt der unteren Hälfte der Ventilstange 21 ist in der Flüssigkeitskammer 59 angeordnet. Genauer gesagt ist ein Endabschnitt des Abschnittes mit großen Durchmesser der Ventilstange 21 in dem Raum mit großem Durchmesser der Flüssigkeitskammer 59 angeordnet, und ein Endabschnitt des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Ventilstange 21 ist in dem Raum mit kleinem Durchmesser der Flüssigkeitskammer 59 angeordnet. Der Raum mit großem Durchmesser und der Raum mit kleinem Durchmesser, die die Flüssigkeitskammer 59 bilden, sind breiter als die Endabschnitte des Abschnittes mit großem Durchmesser und des Abschnittes mit kleinem Durchmesser jeweils der Ventilstange 21. Daher gelangt, wenn die Ventilstange 21 vertikal hin- und herbewegt wird, die laterale Umfangsfläche der Ventilstange 21 nicht mit einer Innenwand der Flüssigkeitskammer 59 in Kontakt. Im zweiten Ausführungsbeispiel bildet der Raum mit kleinem Durchmesser der Flüssigkeitskammer 59, der im Inneren eines Endstücks 58a des Erstreckungsabschnitts positioniert ist, das Stangenendstückeinführloch.
Das Düsenbefestigungselement 5 ist in das Endstück 58a des Erstreckungsabschnittes geschraubt. Der Ventilsitz 6 ist in einem Innenraum des Düsenbefestigungselementes 5 angeordnet und ist zwischen dem Endstück 58a des Erstreckungsabschnittes und dem Düsenbefestigungselement 5 sandwichartig feststehend angeordnet.
Ein Ende eines lateralen Strömungspfades 59a steht mit einer lateralen Fläche des Raumes mit großem Durchmesser der Flüssigkeitskammer 59 in Kommunikation. Das andere Ende des lateralen Strömungspfades 59a steht mit einer Flüssigkeitslieferöffnung 62 in dem Erstreckungselement 60 in Kommunikation, das an der lateralen Fläche des Erstreckungsabschnittes 58 angebracht ist.
Das Erstreckungselement 60 ist ein blockartiges Element, das einen Flüssigkeitslieferströmungspfad 61 aufweist, von dem ein Ende die Flüssigkeitslieferöffnung 62 bildet. Eine Flüssigkeitslieferverbindung 63 ist an dem anderen Ende des Flüssigkeitslieferströmungspfades 61 angeordnet. Die Flüssigkeitslieferverbindung 63 ist mit dem Speicherbehältnis (Spritze) 2 fluidverbunden, zu dem das flüssige Material, das durch die (nicht gezeigte) Kompressionsgaslieferquelle mit Druck beaufschlagt wird, geliefert wird. Die Spritze 2 kann mit der Flüssigkeitslieferverbindung 63 über ein Flüssigkeitszuführrohr verbunden sein oder mit der Flüssigkeitslieferverbindung 63 direkt gekuppelt sein. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird die Spritze 2 mit Leichtigkeit ersetzt, da die Ventilstange 21 nicht in die Spritze 2 eingeführt ist.
Die restlichen Komponenten sind die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel, und folglich kann die Beschreibung jener Komponenten unterbleiben.
Auch bei der Abgabevorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels kann ein Abfall des Flüssigkeitsdrucks, der in der Nähe des unteren Endes der Ventilstange 21 bewirkt wird, und ein Erzeugen von Blasen aufgrund des Abfalls des Flüssigkeitsdrucks unterbunden werden durch Steuern der Anhebegeschwindigkeit und der Beschleunigung (Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten in diesem Ausführungsbeispiel) der Ventilstange 21, die durch den Aktuator 28 betätigt wird.
Der Abgabevorgang ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel, und folglich unterbleibt die Beschreibung des Abgabevorgangs. Die Abgabevorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist außerdem an der Auftragsvorrichtung 101 montiert und wird wie im ersten Ausführungsbeispiel in einer Unterdruckumgebung angewendet.
Die vorstehend beschriebene Abgabevorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels kann ebenfalls das Erzeugen von Blasen vermeiden durch Steuern der Anhebegeschwindigkeit und der Beschleunigung der Ventilstange 21 wie im ersten Ausführungsbeispiel
Darüber hinaus ist, da die vorhandene Spritze 2 unter Verwendung des Erstreckungselementes 60 verbunden ist, eine Wartungstätigkeit leicht auszuführen.
Da darüber hinaus die Ventilstange 21 nicht in die Spritze 2 eingeführt ist, kann die Länge der Ventilstange 21 verkürzt werden, und ein Wackeln (Schwanken oder Schlenkern) des unteren Endes der Ventilstange 21 kann reduziert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das in den 9 und 10 gezeigt ist, unterscheidet sich hauptsächlich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Abgabevorrichtung einen Außenrahmen 201, einen Innenrahmen 218, einen Sensor 43 und eine Erfassungsplatte 45 hat, die an dem Innenrahmen angebracht ist, und dass der Sensor 43 das Ventilschließen gemäß einer vertikalen Bewegung des Innenrahmens erfasst. Nachfolgend sind die Elemente, die die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel sind, anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung jener Elemente unterbleibt in einigen Fällen.
Aufbau
9 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von vorn einer Abgabevorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels. 10 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C in 9 unter Betrachtung aus einer anhand eines Pfeils gezeigten Richtung. Die Aktuatorseite in 10 ist als „hintere Seite“ bezeichnet, die zu der Aktuatorseite relativ zu der Mittelachse gegenüberliegende Seite wird als „vordere Seite“ bezeichnet und die rechte und linke Fläche, die zwischen einer hinteren Fläche und einer vorderen Fläche positioniert sind, sind in einigen Fällen als „laterale Flächen“ bezeichnet.
Die Ventilstange 21 des dritten Ausführungsbeispiels ist ein lineares Element mit einer Länge, die sich von einer Position in der Nähe des Ventilsitzes 6 zu einer Position in der Nähe des Aktuators 28 erstreckt, und sie ist durch eine erste Buchse 208, eine zweite Buchse 209, ein Stangenverbindungselement 221, ein erstes Fixierelement 222, ein zweites Fixierelement 223 und ein elastisches Element 224 eingeführt.
Die erste Buchse 208 und die zweite Buchse 209 sind rohrartige Elemente zum Stützen der Ventilstange 21, während sie mit der Außenumfangsfläche der Ventilstange 21 gleitfähig in Kontakt stehen, und sie fungieren als Führungselemente zum Verhindern eines Wackelns der Ventilstange 21. Anders ausgedrückt wird mit dem Führen der ersten Buchse 208 und der zweiten Buchse 209 eine Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 verbessert, und die Kontaktposition zwischen dem unteren Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 wird vor einem Verschieben bewahrt. Somit sind das Endstück der Ventilstange 21 und das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 unmittelbar ausgerichtet zueinander positioniert, und eine Flüssigkeitsleckage tritt nicht auf.
Ein Raum oberhalb des unteren Körperelementes 10 ist durch eine nicht gezeigte Abdeckung wie im ersten Ausführungsbeispiel bedeckt.
Die Komponenten (wie beispielsweise das Speicherbehältnis 2, die Düse 3 und der Ventilsitz 6), die in der Abgabevorrichtung 1 des dritten Ausführungsbeispiels umfasst sind und unter dem unteren Körperelement 10 positioniert sind, sind ähnlich wie bei der Abgabevorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Das untere Körperelement 10 ist ein plattenartiges Element mit einem Einführabschnitt 12, der nach unten vorragt, einem Vorsprungabschnitt 207, der nach oben vorragt, und einem zweiten Buchseneinführloch 213, in dem die zweite Buchse 209 angeordnet ist, die sich vertikal erstreckt. Eine Gaslieferverbindung 19 ist mit einer lateralen Fläche des unteren Körperelementes 10 verbunden.
Das zweite Buchseneinführloch 213 durchdringt eine Mitte des unteren Körperelementes 10 von einer oberen Fläche des Vorsprungsabschnittes 207 bis zu einer unteren Fläche des Einführabschnittes 12. Ein Durchmesser des zweiten Buchseneinführloches 213 ist im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der zweiten Buchse 209, jedoch hat ein Abschnitt des zweiten Buchseneinführloches 213, der näher zu seinem unteren Ende ist, einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Buchse 209 (und größer als derjenige der Ventilstange 21 ist). Ein Absatz, der durch jenen Abschnitt ausgebildet ist, stützt die zweite Buchse 209. Ein zweiter Buchsenhalter 211 für ein feststehendes Halten der zweiten Buchse 209 ist an einem oberen Ende des zweiten Buchseneinführloches 213 angeordnet.
Ein nicht gezeigtes Kommunikationsloch für eine miteinander erfolgende Kommunikation des Innenraums der Spritze 2 und des Kompressionsgasströmungspfades 18 ist in dem Einführabschnitt 12 ausgebildet, und das komprimierte Gas wird in die Spritze 2 durch das Kommunikationsloch geliefert. Ein Abdichtelement 214 zum Verhindern einer Leckage des komprimierten Gases zur Außenseite ist über eine Außenfläche des Einführabschnittes 12 in der Nähe seines unteren Endes angeordnet.
Der Außenrahmen 201 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige parallelepipedartige Form mit einem Innenraum und ist über dem unteren Körperelement 10 angeordnet und hat einen nachstehend beschriebenen Positionserfassungsmechanismus 34.
Ein Einpassloch 202 ist in einem unteren Abschnitt des Außenrahmens 201 ausgebildet, und der Vorsprungsabschnitt 207, der von einer oberen Fläche des untern Körperelementes 10 vorragt, sitzt feststehend in dem Einpassloch 202.
Ein Erstreckungsabschnitt 204 ist an einer oberen Fläche des Außenrahmens 201 vorgesehen, und die erste Buchse 208 zum Stützen der Ventilstange 21 in einer linearbeweglichen Weise ist in dem Erstreckungsabschnitt 204 angeordnet. Ein erstes Buchseneinführloch 212, das mit dem Innenraum des Außenrahmens 201 in Kommunikation steht, ist in dem Erstreckungsabschnitt 204 angeordnet. Wie bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Buchseneinführloch 213 ist das erste Buchseneinführloch 212 ebenfalls durch einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser gebildet, und ein Absatz zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser stützt die erste Buche 208. Ein erster Buchsenhalter 210 für ein feststehendes Halten der ersten Buchse 208 ist an einem oberen Ende des ersten Buchseneinführloches 212 angeordnet. Eine Öffnung 206, durch die die Aktuatorstange 31 und ein Aktuatorstützelement 215 einzuführen sind, ist an einem oberen Abschnitt des Außenrahmens 201 an der hinteren Seite des Erstreckungsabschnittes 204 ausgebildet.
Eine laterale Fläche des Außenrahmens 201 (linke laterale Fläche oder linke seitliche Fläche in 9, wobei es aber auch eine rechte laterale Fläche sein kann, ohne auf die linke laterale Fläche eingeschränkt zu sein) ist offen, und eine Befestigungsplatte 44 ist so angeordnet, dass sie die offene laterale Fläche über eine bestimmte Größe bedeckt, während eine Öffnung 203 ausgebildet ist. Der Sensor 43, der den Positionserfassungsmechanismus 34 bildet, ist an einer Innenfläche der Befestigungsplatte 44 feststehend angeordnet. Der Sensor 43 des dritten Ausführungsbeispiels ist ein Fotosensor (Lichtsensor), jedoch kann auch eine andere Art an Sensor wie beispielsweise ein Fasersensor, ein fotoelektrischer Sensor oder ein Näherungssensor (der Hochfrequenzoszillationsart oder der Kapazitätart) ebenfalls wie beim ersten Ausführungsbeispiel angewendet werden. Die Einzelheiten des Erfassungsvorgangs sind nachstehend beschrieben.
Der Außenrahmen 201 ist annähernd gänzlich an der vorderen Seite offen, und eine Tätigkeit für eine Wartung und Einstellung kann durch eine vorderseitige Öffnung ausgeführt werden, sh. 10.
Ein hinterer Abschnitt 205 des Außenrahmens 201 ragt nach oben zu einer weiter nach hinten befindlichen Position als das untere Körperelement 10 vor, sh. 10. Das Aktuatorstützelement 215 in der Form einer Platte ist an der vorderen (inneren) Seite des hinteren Abschnittes 205 angeordnet. Das Aktuatorstützelement 215 erstreckt sich von einer Position in der Nähe eines unteren Endes einer Gleiteinrichtung 216 bis zu einer Position oberhalb des Erstreckungsabschnittes 204, und stützt den Aktuator 28 oberhalb des Außenrahmens 201. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 28 durch einen Schrittmotor ausgebildet, der mit einem Drehmelder ausgestattet ist, und die Drehzahl und die Beschleunigung beim Betrieb der Ventilstange 21 werden gesteuert. Jedoch kann der Aktuator 28 auch durch eine andere Art an Motor wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet sein.
Die Gleiteinrichtung 216, die über eine Gleitschiene 217 gleiten kann, ist an der vorderen Seite des Aktuatorstützelementes 215 angeordnet. Die Gleiteinrichtung 216 ist mit der Aktuatorstange 31 und dem Innenrahmen 218 gekuppelt.
Der Innenrahmen 218 ist geringfügig kleiner als der Außenrahmen 201 und hat eine im Wesentlichen rechtwinklige parallelepipedartige Form mit einem Innenraum. Der Innenrahmen 218 ist mit der Gleiteinrichtung 216 gekuppelt und fungiert als ein Gleitelement, das sich zusammen mit der Gleiteinrichtung 216 bewegt.
Der Innenrahmen 218 ist annähernd gänzlich an der vorderen Seite ähnlich wie bei dem Außenrahmen 201 offen.
Ein erstes Durchgangsloch 219 ist in einem oberen Abschnitt des Innenrahmens 218 ausgebildet, und ein zweites Durchgangsloch 220 ist in einem unteren Abschnitt des Innenrahmens 218 ausgebildet. Die Ventilstange 21 erstreckt sich so, dass sie durch beide Durchgangslöcher 219 und 220 tritt. Ein Durchmesser des ersten Durchgangsloches 219 ist größer als ein Durchmesser der Ventilstange 21, womit ermöglicht wird, dass die Ventilstange 21 sich vertikal durch das erste Durchgangsloch 219 in einer kontaktfreien Beziehung bewegt. Das zweite Fixierelement 223 mit einem kleineren Durchmesser als das zweite Durchgangsloch 220 ist durch das zweite Durchgangsloch 220 eingeführt. Das Stangenverbindungselement 221 ist in dem Innenraum des Innenrahmens 218 angeordnet, und die Ventilstange 21 ist durch ein Durchgangsloch in dem Stangenverbindungsloch 221 feststehend eingeführt. Wenn die Gleiteinrichtung 216 vertikal bewegt wird, wird der mit der Gleiteinrichtung 216 gekuppelte Innenrahmen 218 zusammen mit dieser bewegt, wodurch die Ventilstange 21 ebenfalls vertikal über das Stangenverbindungselement 321 bewegt wird.
Das Stangenverbindungselement 221 ist an der Ventilstange 21 in einem Zustand fixiert, bei dem das erste Fixierelement 222 und das zweite Fixierelement 223 in fester Weise sandwichartig das Stangenverbindungselement 221 von oben und unten anordnen. Genauer gesagt sind Gewinde in der Außenumfangsfläche der Ventilstange 21 an ihren Abschnitten ausgebildet, an denen die Fixierelemente 222 und 223 angebracht sind, und jene Gewinde können mit Gewinden in Gewindeeingriff stehen, die an Innenumfangsflächen der Fixierelemente 222 und 223 ausgebildet sind. Daher kann das Stangenverbindungselement 221 an einer erwünschten Position fixiert werden, indem die Positionen der Fixierelemente 222 und 223 eingestellt werden. Die Position des Stangenverbindungselementes 221 wird vorzugsweise so eingestellt, dass, wenn das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt (wenn es nämlich die vorstehend beschriebene Kontaktposition erreicht), eine Bodenfläche des Stangenverbindungselementes 221 mit einer inneren Bodenfläche (obere Fläche des unteren Abschnittes) des Innenrahmens 218 in Kontakt gelangt (wie dies in dem Zustand gezeigt ist, der in den 9 oder 10 gezeigt ist).
Ein Verfahren zum Fixieren des Stangenverbindungselementes 221 ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel kann das Stangenverbindungselement in zwei Teile geteilt sein und an der Ventilstange 21 fixiert sein durch ein festes sandwichartiges Anordnen der Ventilstange 21 zwischen den beiden Teilen von vorn und hinten.
Das elastische Element 224, durch das die Ventilstange und das erste Fixierelement 222 eingeführt sind, ist zwischen dem Stangenverbindungselement 221 und eine obere Fläche des Innenrahmens 218 angeordnet. Ein Ende des elastischen Elementes 224 befindet sich in Anlage an der oberen Fläche des Innenrahmens 218, und das andere Ende des elastischen Elementes 224 befindet sich in Anlage an einer oberen Fläche des Stangenverbindungselementes 221, womit die Ventilstange 21 nach unten über das Stangenverbindungselement 221 vorgespannt ist. Eine Vertiefung, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das elastische Element 224 hat, ist an der oberen Fläche des Stangenverbindungselementes 221 ausgebildet, und ein Endabschnitt des elastischen Elementes 224 sitzt in der Vertiefung, um in einer nichtversetzbaren Weise abgestützt zu werden. Anders als bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Vertiefung, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das elastische Element 224 hat, an der oberen Fläche des Innenrahmens 218 ausgebildet sein, an dem das obere Ende des elastischen Elementes 224 anliegt. Das elastische Element 224 von diesem Ausführungsbeispiel ist eine Kompressionsspiralfeder und hat eine Rückstoßkraft (Kompressionskraft) Pii, die äquivalent zu der Kraft ist, die erforderlich ist, um die Ventilstange 21, das Stangenverbindungselement 221, das erste Fixierelement 222 und das zweite Fixierelement 223 zu bewegen.
Eine Erfassungsplatte 45 ist an einer lateralen Außenfläche des Innenrahmens 218 in einer zu dem Sensor 43 gegenüberliegenden Beziehung angeordnet. Wie im ersten Ausführungsbeispiel bildet die Erfassungsplatte 45 den Positionserfassungsmechanismus 34 in Zusammenwirkung mit dem Sensor 43. Anders als bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Sensor 43 an der lateralen Außenfläche des Innenrahmens angeordnet sein, und die Erfassungsplatte 45 kann an der Befestigungsplatte 44 an einer Position angeordnet sein, die dem Sensor 43 gegenübersteht.
Da im dritten Ausführungsbeispiel die erste Buchse 208, das elastische Element 224, das Stangenverbindungselement 221, die zweite Buchse 209, der Ventilsitz 6 und die Düse 3 koaxial zu einer Mittelachse 225 der Ventilstange 21 angeordnet sind, wird keine Momentbelastung auf die Ventilstange 21 aufgebracht. Daher wird die Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 verbessert, wird ein Wackeln des unteren Endes der Ventilstange 21 reduziert und wird ein Verschieben (Versatz) der Kontaktposition zwischen der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 reduziert. Anders ausgedrückt kann das Endstück der Ventilstange 21 in zuverlässiger Weise das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 schließen, und eine Flüssigkeitsleckage tritt in dem geschlossenen Ventilzustand nicht auf.
Darüber hinaus sind die Buchsen 208 und 209 für das Stützen der Ventilstange 21 in einer linear beweglichen Weise nicht nur in einem mittleren Abschnitt der Ventilstange 21 angeordnet (wie dies durch die zweite Buchse 209 repräsentiert wird), sondern auch an einem Endabschnitt der Ventilstange 21 (wie dies durch die erste Buchse 208 repräsentiert wird). Diese Anordnung trägt zu einem weiteren Verbessern der Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21, zu einem Reduzieren des Wackelns des unteren Endes der Ventilstange 21 und zu einem Reduzieren des Versatzes der Kontaktposition zwischen der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 bei.
Außerdem kann das Wackeln des unteren Endes der Ventilstange 21 in einigen Fällen noch weiter reduziert werden, indem ein Abstand zwischen von der ersten Buchse 208 zu der zweiten Buchse 209 im Wesentlichen gleich einem Abstand von der zweiten Buchse 209 zu einem Ventilschließpunkt eingestellt wird (d.h. der Kontaktpunkt zwischen dem Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6).
Betrieb
Die Betriebsvorgänge der Abgabevorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 11, 12 und 13 beschrieben.
Anhebebetrieb
Zunächst ist ein Betrieb zum Anheben der Ventilstange 21 aus einer Position, bei der das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt steht, unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Wenn der Aktuator 28 so betätigt wird, dass die Aktuatorstange 31 einfährt, erhebt sich die Gleiteinrichtung 216, die mit der Aktuatorstange 31 verbunden ist, wie dies durch Bezugszeichen 226 gezeigt ist. Mit dem Anheben der Gleiteinrichtung 216 erhebt sich mit dieser der mit der Gleiteinrichtung 216 fixierte Innenrahmen 218, wie dies durch Bezugszeichen 227 gezeigt ist. Mit dem Anheben des Innenrahmens 218 bewirkt die Innenbodenfläche des Innenrahmens 218, dass das Stangenverbindungselement 221 zusammen mit diesem sich erhebt (wie dies durch Bezugszeichen 228 gezeigt ist), und folglich erhebt sich die durch das Stangenverbindungselement 221 gehaltene Ventilstange 21 ebenfalls (wie dies durch Bezugszeichen 229 gezeigt ist). Indem das untere Ende der Ventilstange 21 sich von dem Ventilsitz 6 wegbewegt, strömt das flüssige Material, das durch den Abgabeströmungspfad 4 getreten ist, aus der Abgabeöffnung heraus.
Erster Absenkbetrieb
Ein Betrieb zum Absenken der Ventilstange 21, bis das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Wenn der Aktuator 28 so betätigt wird, dass die Aktuatorstange 31 nach unten ausfährt, senkt sich die Gleiteinrichtung 216 (wie dies durch Bezugszeichen 230 gezeigt ist). Mit dem Absenken der Gleiteinrichtung 216 senkt sich zusammen mit dieser der an der Gleiteinrichtung 216 fixierte Innenrahmen 218 (wie dies durch Bezugszeichen 231) gezeigt ist, womit bewirkt wird, dass das Stangenverbindungselement 221 sich über das elastische Element 224 absenkt (wie dies durch Bezugszeichen 232 gezeigt ist). Da bei dieser Gelegenheit die Stärke (Pii) der Kompressionsfeder, die das elastische Element 224 bildet, so festgelegt ist, dass sie äquivalent zu der Kraft ist, die erforderlich ist, um die Ventilstange 21, das Stangenverbindungselement 221, das erste Fixierelement 222 und das zweite Fixierelement 223 zu bewegen, wird die Feder 224 im Wesentlichen nicht zusammengedrückt (womit die Bodenfläche des Stangenverbindungselementes 221 in Kontakt mit der Innenbodenfläche des Innenrahmens 218 während des ersten Absenkbetriebs gehalten wird).
Mit dem Absenken des Stangenverbindungselementes 221 senkt sich die Ventilstange 21 ebenfalls (wie dies durch Bezugszeichen 233 gezeigt ist), und das untere Ende der Ventilstange 21 gelangt mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt. Demgemäß wird die Kommunikation zwischen dem Abgabeströmungspfad 4 und dem Speicherbehältnis 2 unterbrochen, wodurch das Herausfließen des Flüssigmaterials aus der Abgabeöffnung angehalten wird.
Zweiter Absenkbetrieb
Ein Absenkbetrieb, bei dem die Position der Ventilstange 21 in eine sicher geschlossene Position gebracht wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Wenn die Aktuatorstange 31 das Ausfahren nach unten fortsetzt, nachdem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gelangt ist, senkt sich die Gleiteinrichtung 216 weiter ab (wie dies durch Bezugszeichen 234 gezeigt ist), und der an der Gleiteinrichtung 216 fixierte Innenrahmen 218 senkt sich ebenfalls zusammen mit dieser ab (wie dies durch Bezugszeichen 235 gezeigt ist). Mit dem Absenken des Innenrahmens 218 bewegt sich die an dem Innenrahmen 218 befestigte Erfassungsplatte 45 weg von dem Sensor 43. Bei Erfassen eines derartigen Zustandes sendet der Sensor 43 ein Erfassungssignal zu der Abgabesteuervorrichtung 33. Die Abgabesteuervorrichtung 33 speichert als die anfänglich erfasste Position (oder die Kontaktposition) eine Position, bei der die Erfassungsplatte 45 sich von dem Sensor 43 wegbewegt.
Wenn die Gleiteinrichtung 216 sich in dem Zustand absenkt, bei dem das untere Ende der Ventilstange 21 mit dem Ventilsatz 6 in Kontakt steht, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das elastische Element 224 zusammengedrückt und erzeugt eine Rückstoßkraft, die so wirkt, dass das Stangenverbindungselement 221 nach unten vorgespannt wird (wie dies durch Bezugszeichen 236 gezeigt ist). Die Vorspannkraft wirkt so, dass die Ventilstange 21 gegen den Ventilsitz 6 gedrückt wird (wie dies durch Bezugszeichen 237 gezeigt ist), wodurch wie im ersten Ausführungsbeispiel die Aktuatorstange 31 in die sicher geschlossene Position gebracht wird, bei der sie aus der anfänglich erfassten Position um einen vorbestimmten Abstand (beispielsweise 1 mm) weiter abgesenkt wird. Als ein Ergebnis wird das Schließen des Ventilsitzes 6 durch die Ventilstange 21 sichergestellt.
Der Abgabevorgang ist ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und folglich unterbleibt die Beschreibung des Abgabevorgangs. Die Abgabevorrichtung 1 des dritten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls an der Auftragsvorrichtung 101 montiert und wird in einer Unterdruckumgebung wie im ersten Ausführungsbeispiel angewendet.
Die vorstehend beschriebene Abgabevorrichtung 1 des dritten Ausführungsbeispiels kann ebenfalls wie im ersten Ausführungsbeispiel einen Abfall des Flüssigkeitsdrucks, der in der Nähe des unteren Endes der Ventilstange 21 bewirkt wird, und ein Erzeugen von Blasen aufgrund des Abfalls des Flüssigkeitsdrucks vermeiden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Eine Flüssigmaterialabgabevorrichtung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das in 14 gezeigt ist, ist ähnlich wie beim dritten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Abgabevorrichtung den Außenrahmen 201, den Innenrahmen 218, den Sensor 43 und die an dem Innenrahmen angebrachte Erfassungsplatte 45 aufweist, und dass der Sensor 43 den Ventilschließvorgang gemäß der vertikalen Bewegung des Innenrahmens erfasst. Jedoch unterscheidet sich das vierte Ausführungsbeispiel hauptsächlich dahingehend von dem dritten Ausführungsbeispiel, dass es das Erstreckungselement 60 in ähnlicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel aufweist. Nachstehend sind die Elemente, die die gleichen wie im dritten Ausführungsbeispiel sind, anhand der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung jener Elemente unterbleibt mitunter.
Wie im dritten Ausführungsbeispiel hat das vierte Ausführungsbeispiel die Ventilstange 21, die eine Länge hat, die sich bis zu einer Position in der Nähe des Aktuators 28 erstreckt, die erste Buchse 208, die zweite Buchse 209, das Stangenverbindungselement 221, das erste Fixierelement 222, das zweite Fixierelement 223 und das elastische Element 224, wobei durch alle von ihnen die Ventilstange 21 eingeführt ist. Mit der Führung der ersten Buchse 208 und der zweiten Buchse 209 wird die Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 verbessert, und die Kontaktposition zwischen dem unteren Ende der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 wird vor einem Versatz bewahrt.
Das vierte Ausführungsbeispiel hat des Weiteren wie beim zweiten Ausführungsbeispiel das Erstreckungselement 60 für eine Fluidkommunikation zwischen der Spritze 2 und der Flüssigkeitskammer 59. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann, da die Ventilstange 21 nicht in die Spritze 2 eingeführt ist, die Länge der Ventilstange 21 verkürzt werden, und ein Wackeln des unteren Endes der Ventilstange 21 kann reduziert werden.
Die weiteren Komponenten sind die gleichen wie im zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel, und folglich unterbleibt die Beschreibung jener Komponenten.
Der Abgabevorgang ist ähnlich wie beim dritten Ausführungsbeispiel und folglich unterbleibt die Beschreibung des Abgabevorgangs. Die Abgabevorrichtung 1 des vierten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls an der Auftragsvorrichtung 101 montiert und wird in einer Unterdruckumgebung wie beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel angewendet.
Die vorstehend beschriebene Abgabevorrichtung 1 des vierten Ausführungsbeispiels kann ebenfalls das Erzeugen von Blasen durch Steuern der Anhebegeschwindigkeit und der Beschleunigung der Ventilstange 21 wie beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel vermeiden.
Da darüber hinaus die vorhandene Spritze 2 unter Verwendung des Erstreckungselementes 60 verbunden ist, kann die Wartungstätigkeit leicht ausgeführt werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das fünfte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Abgabevorrichtung 1, die einen Stangenstützmechanismus 238 zum Stützen des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Ventilstange aufweist.
15 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht der Abgabevorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. In 15 zeigt 15(a) eine Vorderansicht und zeigt 15(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D in 15(a) unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung. 15(a) zeigt das untere Ende und dessen Umgebung der Ventilstange in einem vergrößerten Maßstab.
Wie dies in 15(a) gezeigt ist, hat die Abgabevorrichtung 1 des fünften Ausführungsbeispiels den Stangenstützmechanismus 238, der im Inneren des Innenrohrs 8 der Spritze 2 über eine Gesamtlänge des Innenrohrs 8 ausgebildet ist. Der Stangenstützmechanismus 238 hat vier Stangenstützgleitabschnitte 239 und vier Kommunikationsnuten 240.
Wie dies in 15(b) gezeigt ist, sind die vier Stangenstützgleitabschnitte 239 und die vier Kommunikationsnuten 240 in der Form eines Rings unter gleichen Intervallen (Abständen) angeordnet. Jeweilige Innenumfangsflächen der Stangenstützgleitabschnitte 239 und der Kommunikationsnuten 240 definieren eine Innenumfangsfläche des Innenrohrs 8.
Wie im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel ist die Ventilstange 21 eine mit einem Absatz ausgebildete Stange mit einem kleineren Durchmesser in der Nähe ihres unteren Endes. Die vier Stangenstützgleitabschnitte 239 fungieren als Führungselemente zum Verbessern der Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 durch Stützen des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Ventilstange 21, während sie gleitfähig mit der Außenumfangsfläche von ihr in Kontakt stehen. Die Kommunikationsnuten 240 für ein miteinander erfolgendes Kommunizieren des Abschnittes mit großem Durchmesser der Spritze 2 und des Kommunikationsloches 7 im Ventilsitz 6 sind jeweils zwischen benachbarten zwei der Stangenstützgleitabschnitte 239 angeordnet. Das in dem Abschnitt mit großem Durchmesser der Spritze 2 untergebrachte flüssige Material wird zu dem Kommunikationsloch 7 durch die vier Kommunikationsnuten 240 geliefert.
Während die vier Stangestützgleitabschnitte 239 und die vier Kommunikationsnuten 240 in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, ist die Anzahl jener Komponenten nicht auf vier beschränkt, und sie können zwei, drei oder fünf oder mehr betragen. Wenn die vielen Stangenstützgleitabschnitte 239 und die vielen Kommunikationsnuten 240 angeordnet sind, sind sie vorzugsweise unter gleichen Intervallen angeordnet.
Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Stangenstützmechanismus 238 einstückig mit dem Innenrohr 8 der Spritze 2 ausgebildet ist, kann der Stangenstützmechanismus 238 durch ein separates Teil gebildet sein und kann danach an der vorhandenen Spritze 2 angebracht werden.
Da gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Stangenstützmechanismus 238 in der Nähe des unteren Endes der Ventilstange 21 (d.h. in der Nähe der Kontaktposition zwischen der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6) angeordnet ist, ist es möglich, das Wackeln des unteren Endes der Ventilstange 21 zu reduzieren und folglich den Versatz der Kontaktposition zwischen der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann das Kommunikationsloch 7 in dem Ventilsitz 6 durch das untere Ende der Ventilstange 21 zuverlässig geschlossen werden.
Der Stangenstützmechanismus 238 von diesem Ausführungsbeispiel kann bei einem beliebigen der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispiele angewendet werden. Insbesondere wenn der Stangenstützmechanismus 238 bei dem dritten oder vierten Ausführungsbeispiel angewendet wird, kann die Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 signifikant verbessert werden, da die Ventilstange 21 an drei Punkten durch die erste Buchse 208, die zweite Buchse 209 und den Stangenstützmechanismus 238 geführt wird, die in beabstandeter Beziehung entlang der Längsrichtung der Ventilstange 21 angeordnet sind.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Das sechste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Abgabevorrichtung 1 mit einem Stangenstützmechanismus 238 zum Stützen des Abschnittes mit großem Durchmesser der Ventilstange.
16 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht der Abgabevorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. In 16 zeigt 16(a) eine Vorderansicht und zeigt 16(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie E-E in 16(a) unter Betrachtung in einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung. 16(a) zeigt das untere Ende und seine Umgebung der Ventilstange in einem vergrößerten Maßstab.
In der Abgabevorrichtung 1 des sechsten Ausführungsbeispiels ist der Stangenstützmechanismus 238 zum Stützen der Ventilstange 21 in dem Abschnitt mit großem Durchmesser der Spritze 2 über dem Innenrohr 8 angeordnet. Der Stangenstützmechanismus 238 hat eine dritte Buchse 241, ein Trennelement 242 mit einem dritten Buchseneinführloch 243 und Flüssigkeitskommunikationslöchern 244 und einen dritten Buchsenhalter 235.
Die dritte Buchse 241 ist ein rohrartiges Element zum Stützen der Ventilstange 21, während sie gleitfähig mit ihrer Außenumfangsfläche in Kontakt steht, und sie fungiert als ein Führungselement zum Verhindern eines Wackelns der Ventilstange 21.
Das Trennelement 242 ist ein plattenartiges Element mit dem an einer Mitte ausgebildeten Buchseneinführloch 243 und acht Flüssigkeitskommunikationslöchern 244, die unter gleichen Abständen um das dritte Buchseneinführloch 243 herum angeordnet sind.
Die dritte Buchse 241 ist in das dritte Buchseneinführloch 243 eingesetzt und wird durch den dritten Buchsenhalter 235 festgehalten. Der Abschnitt mit großem Durchmesser der Spritze 2 ist in einen oberen Raum und einen unteren Raum durch das Trennelement 242 getrennt, aber das flüssige Material wird von dem oberen Raum zu dem unteren Raum durch die Flüssigkeitskommunikationslöcher 244 geliefert.
Eine Durchmessergröße von jedem der Kommunikationslöcher 244 ist auf einen derartigen Wert festgelegt, dass ermöglicht wird, dass das flüssige Material ausreichend geliefert wird, während ermöglicht wird, dass das Trennelement 242 die Festigkeit zum Stützen der Ventilstange 21 ausreichend beibehält. Die Anzahl der Flüssigkeitskommunikationslöcher 244 ist nicht auf acht beschränkt und kann auf eine beliebige Anzahl (vorzugsweise eine Vielzahl) festgelegt werden. Wenn die vielen Flüssigkeitskommunikationslöcher 244 vorgesehen sind, sind sie vorzugsweise unter gleichen Abständen um die Mitte der Spritze 2 herum angeordnet.
Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Stangenstützmechanismus 238 einstückig mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser der Spritze 2 ausgebildet ist, kann der Stangenstützmechanismus 238 durch ein separates Teil gebildet sein und kann später an der vorhandenen Spritze 2 angebracht werden.
Da gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Stangenstützmechanismus 238 in dem Abschnitt mit großem Durchmesser der Ventilstange 21 angeordnet ist, ist es möglich, das Wackeln des unteren Endes der Ventilstange 21 zu reduzieren und folglich den Versatz der Kontaktposition zwischen der Ventilstange 21 und dem Ventilsitz 6 zu reduzieren.
Der Stangenstützmechanismus 238 von diesem Ausführungsbeispiel kann bei einem beliebigen des vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispiels angewendet werden. Insbesondere wenn der Stangenstützmechanismus 238 bei dem dritten oder vierten Ausführungsbeispiel angewendet wird, kann die Geradbewegungsstabilität der Ventilstange 21 signifikant verbessert werden, da die Ventilstange 21 durch die drei Buchsen geführt wird, die in einer beabstandeten Beziehung entlang der Längsrichtung der Ventilstange 21 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1:: Abgabevorrichtung
2:: Speicherbehältnis/Spritze
3:: Düse
4:: Abgabeströmungspfad
5:: Düsenbefestigungselement
6:: Ventilsitz
7:: Kommunikationsloch
8:: Innenrohr (Stangenendstückeinführloch)
9:: Flansch
10:: Unteres Körperelement
11:: Flanschstützelement
12:: Einführabschnitt
13:: Durchgangsloch
14:: vorragender Abschnitt
15:: Abdichtelement A
16:: Abdichtelement B
17:: Dichtungshalter (Abdichtelementhalter)
18:: Kompressionsgasströmungspfad
19:: Gaslieferverbindung
20:: Kompressionsgaslieferrohr
21:: Ventilstange
22:: Stangenhalter A
23:: Stangenhalter B
24:: Befestigungseinrichtung
25:: Kupplungselement
26:: Antriebsübertragungselement
27:: Fixierelement
28:: Aktuator
29:: Aktuatorbefestigungsplatte
30:: Aktuatorstützplatte
31:: Aktuatorstange
32:: Steuerverdrahtung
33:: Abgabesteuervorrichtung
34:: Positionserfassungsmechanismus
36:: Gleitschiene
37:: oberer Gleitblock (Stangenverbindungselement)
38:: unterer Gleitblock
39:: Gleitbefestigungsplatte
40:: oberer Stift
41:: unterer Stift
42:: elastisches Element (Feder)
43:: Sensor
44:: Befestigungsplatte
45:: Erfassungsplatte
47:: Kopfabdeckung
48:: Anheben der Aktuatorstange
49:: Anheben des unteren Gleitblocks
50:: Anheben des oberen Gleitblocks
51:: Anheben der Ventilstange
52:: Absenken der Aktuatorstange
53:: Absenken des unteren Gleitblocks
54:: Absenken des oberen Gleitblocks
55:: Absenken der Ventilstange
56:: Absenken der Aktuatorstange
57:: Absenken des unteren Gleitblocks
58:: Erstreckungsabschnitt
59:: Flüssigkeitskammer
60:: Erstreckungselement
61:: Flüssigkeitslieferströmungspfad
62:: Flüssigkeitslieferöffnung
63:: Flüssigkeitslieferverbindung
64:: Abdichtelement C
65:: Abdichtelement D
101:: Auftragsvorrichtung
102:: Basis
103:: Auftragszielobjekt (Werkstück)
104:: Tisch
105:: X-Antriebsvorrichtung
106:: Y-Antriebsvorrichtung
107:: Z-Antriebsvorrichtung
108:: X-Bewegungsrichtung
109:: Y-Bewegungsrichtung
110:: Z-Bewegungsrichtung
111:: Antriebssteuervorrichtung
112:: Abdeckung
201:: Außenrahmen
202:: Einpassloch (Einsetzloch)
203:: Öffnung (laterale Fläche)
204:: Erstreckungsabschnitt
205:: hinterer Abschnitt
206:: Öffnung (hintere Fläche)
207:: vorragender Abschnitt
208:: erste Buchse
209:: zweite Buchse
210:: erster Buchsenhalter
211.: zweiter Buchsenhalter
212:: erstes Buchseneinführloch
213:: zweites Buchseneinführloch
214:: Abdichtelement
215:: Aktuatorstützelement
216:: Gleitelement (Gleiteinrichtung)
217:: Gleitschiene
218:: Innenrahmen
219:: erstes Durchgangsloch
220:: zweites Durchgangsloch
221:: Stangenverbindungselement
222:: erstes Fixierelement
223:: zweites Fixierelement
224:: elastisches Element
225:: Mittelachse
226:: Anheben der Gleiteinrichtung
227:: Anheben des Innenrahmens
228:: Anheben des Stangenhalters
229:: Anheben der Ventilstange
230:: Absenken der Gleiteinrichtung
231:: Absenken des Innenrahmens
232:: Absenken des Stangenhalters
233:: Absenken der Ventilstange
234:: Absenken der Gleiteinrichtung
235:: Absenken des Innenrahmens
236:: nach unten erfolgendes per Kraft bewirktes Vorspannen des Stangenhalters
237:: per Kraft erfolgendes Drücken der Ventilstange gegen den Ventilsitz
238:: Stangenstützmechanismus
239:: Stangenstützgleitabschnitt
240:: Kommunikationsnut
241:: dritte Buchse
242:: Trennelement
243:: drittes Buchseneinführloch
244:: Flüssigkeitskommunikationsloch
245:: dritter Buchsenhalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005211874 [0006]
JP 2007111862 [0006]

Claims

Flüssigmaterialabgabevorrichtung, die in einem Unterdruckraum angewendet wird, wobei die Flüssigmaterialabgabevorrichtung Folgendes aufweist: ein Speicherbehältnis, das ein flüssiges Material speichert; eine Kompressionsgaslieferquelle, die das Speicherbehältnis mit Druck beaufschlagt; eine Düse mit einem Abgabeströmungspfad; eine sich hin- und hergehend bewegende Ventilstange; einen Aktuator, der die Ventilstange antreibt; einen Ventilsitz mit einem Kommunikationsloch, das mit dem Abgabeströmungspfad in Kommunikation steht; und eine Abgabesteuervorrichtung, die den Aktuator so steuert, dass er das Kommunikationsloch durch ein Endstück der Ventilstange öffnet und schließt, wobei die Abgabesteuervorrichtung eine Beschleunigungszeit A_u beim Anheben der Ventilstange durch den Aktuator so steuert, dass sie in einem Bereich von 2 bis 300 ms gehalten wird, womit ein Erzeugen von Blasen verhindert wird, die durch das Anheben der Ventilstange verursacht werden.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abgabesteuervorrichtung eine Sollgeschwindigkeit V₁ bei dem Anheben der Ventilstange durch den Aktuator so steuert, dass sie in einem Bereich von 0,2 bis 30 mm/s gehalten wird.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Abgabesteuervorrichtung eine Beschleunigungszeit A_d beim Absenken der Ventilstange durch den Aktuator so steuert, dass sie in einem Bereich von 2 bis 300 mm/s gehalten wird.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Abgabesteuervorrichtung die Beschleunigungszeit A_u beim Anheben der Ventilstange und die Beschleunigungszeit A_d beim Absenken der Ventilstange durch den Aktuator so festlegt, dass sie gleich sind.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator angetrieben wird, indem als Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der zu einem Steuern einer Vorwärtsbewegungsposition der Ventilstange mit der Abgabesteuervorrichtung in der Lage ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Aktuator angetrieben wird, indem als eine Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der zwischen einem Schrittmotor, einem Servomotor und einem Linearmotor ausgewählt wird.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 6, die des Weiteren Folgendes aufweist: einen Positionserfassungsmechanismus, der erfasst, dass das Endstück der Ventilstange an einer Position ist, bei der der Ventilsitz geschlossen ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung mit: einem Speicherbehältnis, das ein flüssiges Material speichert; einer Kompressionsgaslieferquelle, die das Speicherbehältnis mit Druck beaufschlagt; einer Düse mit einem Abgabeströmungspfad; einer sich hin- und hergehend bewegenden Ventilstange; einem Aktuator, der die Ventilstange antreibt; einem Ventilsitz mit einem Kommunikationsloch, das mit dem Abgabeströmungspfad in Kommunikation steht; und einer Abgabesteuervorrichtung, die den Aktuator so steuert, dass das Kommunikationsloch durch ein Endstück der Ventilstange geöffnet und geschlossen wird, wobei die Flüssigmaterialabgabevorrichtung des Weiteren einen Positionserfassungsmechanismus aufweist, der erfasst, dass das Endstück der Ventilstange an einer Position ist, bei der der Ventilsitz geschlossen ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Aktuator angetrieben wird, indem als eine Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der zu einem Steuern einer Vorwärtsbewegungsposition der Ventilstange mit der Abgabesteuervorrichtung in der der Lage ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Aktuator angetrieben wird, indem als die Antriebsquelle ein Motor angewendet wird, der zwischen einem Schrittmotor, einem Servomotor und einem Linearmotor ausgewählt wird.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Positionserfassungsmechanismus Folgendes aufweist: ein Gleitelement, das mit dem Aktuator verbunden ist; eine Gleiteinrichtung, die mit dem Gleitelement verbunden ist; ein Sensormechanismus, der erfasst, dass das Gleitelement an einer vorbestimmten Position ist; ein Stangenverbindungselement, das mit der Ventilstange verbunden ist und in Kontakt mit dem Gleitelement in einer trennbaren Weise angeordnet ist; und ein elastisches Element, das eine Vorspannkraft aufbringt, um das Stangenverbindungselement und das Gleitelement in Kontakt miteinander in einer trennbaren Weise zu halten; wobei, wenn eine Kraft, die so wirkt, dass die Ventilstange weiter vorwärts bewegt wird, durch den Aktuator aufgebracht wird, nachdem die Ventilstange mit dem Ventilsitz in Kontakt gelangt ist, das Gleitelement nach unten weg von dem Stangenverbindungselement bewegt wird, und der Umstand, dass das Endstück der Ventilstange an der Position ist, die den Ventilsitz schließt, erfasst wird durch Erfassen der nach unten gerichteten Bewegung des Gleitelementes mit dem Sensormechanismus.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Stangenverbindungselement mit der Gleiteinrichtung verbunden ist; und das elastische Element eine Spiralzugfeder ist, die das Stangenverbindungselement und das Gleitelement kuppelt.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das elastische Element eine Zugkraft Pi hat, die äquivalent zu einer Kraft ist, die das Stangenverbindungselement und das Gleitelement bewegen kann, wenn die Ventilstange und der Ventilsitz nicht miteinander in Kontakt stehen.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Gleitelement eine obere Fläche, die ein erstes Durchgangsloch hat, durch das die Ventilstange eingeführt ist, und eine Bodenfläche hat, die ein zweites Durchgangsloch hat, durch das die Ventilstange eingeführt ist, das Stangenverbindungselement und das elastische Element zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche des Gleitelementes angeordnet sind, und das elastische Element das Stangenverbindungselement in Kontakt mit der oberen Fläche oder der Bodenfläche des Gleitelementes in einer trennbaren Weise hält.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 14, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein Fixierelement, durch das die Ventilstange eingeführt ist, und das das Stangenverbindungselement festhält, wobei das elastische Element eine Spiraldruckfeder ist, durch die die Ventilstange eingeführt ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das elastische Element eine Rückstoßkraft Pii hat, die äquivalent zu einer Kraft ist, die erforderlich ist, um die Ventilstange, das Stangenverbindungselement und das Fixierelement zu bewegen.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein erstes Führungselement, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das eine gerade Bewegung der Ventilstange führt; und ein zweites Führungselement, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das die gerade Bewegung der Ventilstange an einer Position führt, die niedriger als das erste Führungselement ist.
Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß Anspruch 17, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein drittes Führungselement, durch das die Ventilstange eingeführt ist und das die gerade Bewegung der Ventilstange an einer Position führt, die niedriger als das zweite Führungselement ist.
Auftragsvorrichtung mit: der Flüssigmaterialabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18; einem Arbeitstisch, auf dem ein Werkstück angeordnet wird; einer Relativantriebsvorrichtung, die die Flüssigmaterialabgabevorrichtung und den Werktisch relativ zueinander bewegt; einer Abdeckung, die einen Unterdruckraum bildet, in dem die Flüssigmaterialabgabevorrichtung, der Werktisch und die Relativantriebsvorrichtung angeordnet sind; einer Entleerungsvorrichtung, die einen Unterdruck im Inneren der Abdeckung erzeugt; und einer Antriebssteuervorrichtung, die die Relativantriebsvorrichtung steuert.
Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die Entleerungsvorrichtung eine Vakuumpumpe ist.
Auftragsverfahren unter Verwendung der Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei das flüssige Material auf das Werkstück aufgetragen wird, während das Werkstück und die Flüssigmaterialabgabevorrichtung relativ zueinander in einem Zustand bewegt werden, bei dem ein Innenraum der Abdeckung unter einem Unterdruck durch die Entleerungsvorrichtung gehalten wird.
Auftragsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei der Innenraum der Abdeckung im Wesentlichen unter einem Vakuum ist.