JP2000018996A

JP2000018996A - シリンジを使用した液体定量吐出装置

Info

Publication number: JP2000018996A
Application number: JP10190219A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Onodera; 小野寺　　真一; Seiichi Abe; 誠一阿辺
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンジ内の液体を、吐出の都度、正確に定
量吐出するとともに、吐出後、ノズル先端の吐出口から
液垂れを防止する。【解決手段】制御装置１２によりステッピングモータ
１３を駆動して、シリンジ３内の液体７を、下端のノズ
ル８から、定量吐出する装置１１であり、ステッピング
モータ１３と制御装置１２により、（ａ）吐出に際し、
後記第３の設定パルス数とほぼ同数の、第１の設定パル
ス数だけ、ステッピングモータ１３を正転させて、ノズ
ル８内に吸い込まれている液体７を該ノズル８の先端ま
で満たし、（ｂ）次いで、さらに、第２の設定パルス数
だけ、ステッピングモータ１３を正転させて、シリンジ
３内の液体７を設定量だけ吐出し、（ｃ）吐出後、第３
の設定パルス数だけ、ステッピングモータ１３を逆転さ
せて、前記ノズル８の先端に溜まった液滴７ａを、該ノ
ズル８内に吸い込むようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンジを使用し
た液体定量吐出装置に関し、特に、制御装置によりステ
ッピングモータを駆動して、シリンジ内の液体を、連続
的に、かつ正確に定量吐出し、かつノズル先端の吐出口
からの液垂れを防止するものに関する。ここで、ステッ
ピングモータとは、本来のステッピングモータのほか、
パルス信号で駆動されるパルスモータ及びサーボモータ
などを含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のシリンジを使用した液体
定量吐出装置としては、例えば、図６の斜視図に示すよ
うなものがある。図６において、該液体定量吐出装置１
は、スタンド２にほぼ垂直に配置されたシリンジ３と、
その上部に、圧縮空気圧を供給するための空圧ホース４
が取り付けられた吐出量制御装置５とからなり、該吐出
量制御装置５内にある空気圧調整弁により空気圧を制御
し、前記シリンジ３内のピストン６を押圧して、内部に
充填された液体７を該シリンジ３の下端にあるノズル８
から吐出し、その量を時間で制御しているのが一般的で
ある。また、同図に示す足踏みスイッチを押すと、決め
られた時間分だけ前記液体７が吐出される構成になって
いる。そして、前記ノズル８先端の吐出口からの液垂れ
を防止するため、前記液体７の吐出後、負圧空気を発生
させている。

【０００３】他方、これらの空気圧を利用するもののほ
かに、駆動源に図示しないステッピングモータを使用
し、その回転出力を直動に変換して、前記シリンジ３内
の液体７を吐出させる装置がある。（特開平5ー34184号
公報）

【０００４】従来、これらの装置は、図示しない制御装
置から出力される駆動パルス信号により、ステッピング
モータを駆動して、その機械的回転出力を、上下方向に
直線移動する機構を介して、シリンジ３内に摺動可能の
配設されるピストン６を移動させ、該シリンジ３内の液
体７を、下端に設けられるノズル８から、定量吐出する
ものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の前記シリンジ３を使用した液体定量吐出装置
にあっては、吐出駆動源に空気圧を使用するものにおい
ては、該空気圧の圧力変化や常温時の温度差などによ
り、前記液体７の吐出量が著しく変化してしまい、所要
の吐出量が得られないのが実状で、吐出量が変わる都
度、前記空気圧調整弁を調整しなければならず、作業に
支障をきたすという問題点があった。

【０００６】また、作業終了時に空気圧源を断にする
と、前記シリンジ３内部に残っている前記液体７が前記
ノズル８先端から漏れ出てしまう。さらに、吐出しない
ときにも、前記シリンジ３内の残圧を除去するためと、
液垂れしないように負圧調整を行うが、その調整が非常
に微妙なため、実際には液漏れが発生してしまい、前記
液体７が無駄になるとともに、極めて扱い難いという問
題点があった。

【０００７】他方、吐出駆動源に、前記のようなステッ
ピングモータを使用したものにおいては、前記ノズル先
端の吐出口からの液垂れを防止するものは、見当たらな
かった。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、ステッピングモータ
と、該モータを制御する制御装置とにより、シリンジ内
の液体を、吐出の都度、正確に定量吐出するとともに、
吐出後、ノズル先端の吐出口から液垂れが防止されるシ
リンジを使用した液体定量吐出装置を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は前記問題点を解消し、
前記ステッピングモータと、該モータを制御する制御装
置とにより、シリンジ内の液体を連続的に定量吐出し、
かつ前記シリンジ内に摺動可能に配設されるピストンに
対し、前記液体を吐出又は吸入のため、駆動可能なシリ
ンジを使用した液体定量吐出装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の装置の構成は、制御装置から出力される駆動
パルス信号により、ステッピングモータを駆動し、上下
方向に直線移動する機構を介して、シリンジ内に摺動可
能に配設されるピストンを移動させ、該シリンジ内の液
体を、下端に設けられるノズルから、定量吐出する装置
において、次のとおりである。

【００１１】前記ステッピングモータに、前記制御装置
により、（ａ）吐出に際し、後記第３の設定数とほぼ同
数の、第１の設定数の正方向の駆動パルス信号を送出
し、前記ステッピングモータを正転させて、前記ノズル
内に吸い込まれている前記液体を該ノズルの先端まで満
たし、（ｂ）次いで、さらに、第２の設定数の正方向の
駆動パルス信号を送出し、前記ステッピングモータを正
転させて、前記シリンジ内の液体を設定量だけ吐出し、
（ｃ）吐出後、第３の設定数の逆方向の駆動パルス信号
を送出し、前記ステッピングモータを逆転させて、前記
ノズルの先端に溜まった液滴を、該ノズル内に吸い込む
ものである。

【００１２】そして、前記駆動パルス信号の設定数う
ち、前記第１の設定数は、前記液体の粘度により、前記
第３の設定数を補正する数である。さらに、前記
（ａ），（ｂ），（ｃ）の各項を順次、繰り返し、前記
液体を連続的に定量吐出するようにする。

【００１３】本発明は、以上のように構成されているの
で、ステッピングモータにより駆動されるシリンジ形の
液体定量吐出装置は、該モータの回転出力軸と前記シリ
ンジのピストンとを、上下方向に直線移動する機構を介
して連結し、該モータの移動量を前記ピストンに伝達し
て、前記シリンジ内の液体を押し出すように吐出してい
る。

【００１４】前記ピストンの外径と前記シリンジの内径
とは、互いに摺動可能に、かつ液密になっているため、
該シリンジ内の液体が前記ピストンの外径部分から、回
り込むようなことはない。したがって、該ピストンを、
前記ステッピングモータにより微小距離戻す動作（ピス
トンリバース動作）を行うと、ノズル先端の吐出口周辺
に溜まった液滴が、前記シリンジ内部に吸い込まれるよ
うに戻る。前記液滴を、該ノズル先端から数ｍｍ分だけ
ピストンリバース動作させると、次の吐出に影響するこ
となく、前記液垂れをも解消することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。本発明のシ
リンジを使用した液体定量吐出装置は、そのシリンジ内
に充填されて液体又は液剤を、一定量ずつ、連続的に、
かつ正確に、被供給物の製造工程において、複数個の被
供給物に順次供給するものである。

【００１６】図１及び図２は、本発明のシリンジを使用
した液体定量吐出装置の一実施の形態を示す図で、図１
は、制御装置により制御されるステッピングモータを駆
動源とするシリンジ形液体定量吐出装置（図２の左側面
図を示す）の構成説明図、図２は、図１のシリンジ形液
体定量吐出装置のII-II線矢視による正面図である。図
１において、図６と同一部材には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。

【００１７】図１及び図２において、前記シリンジ形液
体定量吐出装置１１は、制御装置１２から出力される駆
動パルス信号により、テッピングモータ１３を駆動す
る。該モータ１３の回転駆動力は、上下方向直線移動機
構１４を介し、かつ該機構１４の受板１４ａと抑え板１
４ｂとにより、ほぼ垂直方向に、配置されるいるシリン
ジ３で、その内部に摺動可能に、かつ液密的に配設され
るピストン６を移動させて、該シリンジ３内に充填され
ている液剤７を、下端に設けられるノズル８から、一定
量を外部に吐出するものである。なお、前記抑え板１４
ａは、動作中、前記シリンジ３の浮きを抑えるための部
材である。

【００１８】前記上下方向直線移動機構１４は、その内
部で、図示しないねじ軸にカップリングを介して、前記
ステッピングモータ１３の回転軸が連結されており、該
モータ１３の回転を、前記ねじ軸などで直線動作に変換
する機構である。そして、該ねじ軸により直線動作する
ピストン駆動部１４ｃは、図示しないガイド上に沿っ
て、前記シリンジ３のピストン６が固着されたピストン
ロッド６ａを、上下方向に移動するようになっている。

【００１９】図３は、前記液体定量吐出装置１１の動作
中におけるノズル８における詳細図で、図３（ａ）は、
前記液剤７の吐出中の図、図３（ｂ）は吐出停止直後の
図、図３（ｃ）は、ピストン６を微小距離戻す動作（以
下、ピストンリバース動作という）時で、開始から動作
中の図、図３（ｄ）は、ピストンリバース動作完了時の
図である。

【００２０】図３（ｂ）において、前記液剤７の吐出停
止直後、吐出を停止しても、前記ノズル８の先端に、図
のように表面張力などにより、液溜まりが発生する。こ
れが液垂れや次回の吐出量の誤差の原因になっている。
また、図３（ｄ）のように、前記液溜まりの液剤７を吸
入して、前記ノズル８の先端から数ｍｍ上昇した位置
で、前記液剤７を停止させることで、正確なピストンリ
バース動作がなされることになる。

【００２１】まず、前記シリンジ３には、あらかじめ液
剤７を注入した後、ピストンロッド６ａ付きピストン６
を該シリンジ３内に挿入し、前記ノズル８を上方に向け
て空気抜きを行う。空気抜きされた前記シリンジ３を、
そのまま該ノズル８を下方に向けても、該液剤７は漏れ
出すことはない。これは、前述にように、前記ピストン
６が前記シリンジ３内に摺動可能に、かつ液密的に配設
された状態にあるため、前記液剤７は漏れることはな
い。

【００２２】次いで、本実施の形態についてのピストン
リバース動作の制御は、次のように行う。前記制御装置
１１に、前記ステッピングモータ１３に対し、その移動
量設定値を３つ用意して、該３つの設定値を基に一連の
３つの動作をさせる。この３つの動作は、予備的動作と
しての早送り動作、吐出動作、及びピストンリバース動
作からなる。それぞれを設定値１、設定値２、及び設定
値３とし、設定値１は、吐出動作のための移動量の設定
値、設定値２は、必要とされる吐出量の設定値、設定値
３は、ピストンリバース量の設定値である。

【００２３】前記早送り動作の設定値１は、前作業工程
で行われたピストンリバース動作における移動量を除去
するために、空動作を高速移動させる量である。これを
行わないと、１回目の吐出量と２回目の吐出量とが異な
ってしまうからである。

【００２４】すなわち、前記ステッピングモータ１３に
対し、前記制御装置１２により、（ａ）まず、吐出に際し、前記設定値３とほぼ同数の、
設定値１による、正方向のパルス数の駆動パルス信号を
送出し、前記ステッピングモータ１３を正転させて、前
記ノズル８内に吸い込まれた前記液剤７を該ノズル８の
先端まで満たすようにする。

【００２５】（ｂ）次いで、さらに、前記設定値２によ
る、正方向のパルス数の駆動パルス信号を送出し、前記
ステッピングモータ１３を正転させて、図３（ａ）のよ
うに、前記シリンジ３内の液剤７を設定量だけ前記ノズ
ル８から吐出する。

【００２６】（ｃ）吐出後、図３（ｂ）ないし図３
（ｄ）のように、前記設定値３による、逆方向のパルス
数の駆動パルス信号を送出し、前記ステッピングモータ
１３を逆転させて、前記ノズル８の先端に溜まった液滴
７ａを、該ノズル８内に吸い込む。この工程により、該
ノズル８の先端からの液垂れを防止することができる。

【００２７】一般的には、前記設定値１と設定値３と
は、同一又はほぼ同一の設定値にしているが、前記液剤
又は液体７の種類（特に、粘度による種類）、吐出量、
吐出速度など（例えば、温度）により、適宜、補正され
た値を設定している。

【００２８】例えば、前記液剤７として、水（粘度：１
ｍＰａ・Ｓ（ミリパスカル・秒））の実例を挙げると、
シリンジ断面積１．９６ｃｍ²、ノズル内径０．４１ｍ
ｍで、設定値１＝０．０３５ｍｍ、設定値２＝０．５ｍ
ｍ、設定値３＝０．０３５ｍｍとした場合、ピストンリ
バース動作による移動量は、該ノズルの先端から約３ｍ
ｍ上方の位置まで戻る。

【００２９】次いで、前記シリンジ３内に前記液剤７を
充填する方法について説明する。図４に示すとおり、液
剤７が漏れないように下方の吐出側にキャップ３ａをし
た前記シリンジ３内に、該液剤７を供給し、その後、該
シリンジ３にロッド６ａ付きピストン６を挿入する。

【００３０】次に、図５に示すように、前記シリンジ３
を反転し、前記吐出側を上方に向けて、該吐出側に、前
記キャップ３ａを外して、前記ノズル８を取り付ける。
そして、前記シリンジ３の吐出側を上方に向けたまま、
該シリンジ３に挿入されているロッド６ａ付きピストン
６を、手で押し込み、該シリンジ３内部にある空気を、
前記ノズル８から抜く。

【００３１】これにより、準備として、前記シリンジ３
内への、前記液剤７の充填は完了し、この状態のまま放
置しておいても、内部から液剤７が漏れることはない。
このため、前記ピストンリバース動作をさせるために
は、前記シリンジ３と、そのロッド６ａ付きピストン６
とを使用する必要がある。

【００３２】また、前記ステッピングモータ１３に、無
励磁作動形で回転子軸にブレーキがかかるような、電磁
ブレーキ機構を備えるステッピングモータを使用し、各
工程の終わりにブレーキをかけることが考えられるが、
本来、ステッピングモータ自体は、停止時も、磁極に励
磁電流が流れており、該磁極から発生する磁束により前
記回転子が拘束されるので、その必要性はない。

【００３３】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
シリンジを使用した液体定量吐出装置によれば、前記ス
テッピングモータに、前記制御装置により、（ａ）吐出
に際し、前記モータを正転させて、ノズル内に吸い込ま
れた液体を該ノズルの先端まで満たし、（ｂ）次いで、
前記モータを正転させて、シリンジ内の液体を設定量だ
け吐出し、（ｃ）吐出後、前記モータを逆転させて、前
記ノズルの先端に溜まった液滴を、該ノズル内に吸い込
むので、前記シリンジ内の液体を、吐出の都度、正確に
定量吐出するとともに、吐出後、直ちに前記シリンジ内
のピストンを液体吸入方向に駆動して、ノズル先端の吐
出口から液垂れを防止することができる。

【００３５】また、本発明のシリンジを使用した液体定
量吐出装置によれば、前記ステッピングモータと制御装
置とにより、前記（ａ），（ｂ），（ｃ）の各項を順
次、繰り返し、前記液体を連続的に定量吐出することが
できる。同時に、前記シリンジ内に摺動可能に配設され
るピストンに対し、前記液体を吐出又は吸入のため、駆
動することができる。

【００３６】また、前記液体が接着剤などの場合、多く
は劣化を防ぐために冷蔵庫などのような冷暗所に保管す
るので、前記液体を吸入方向に作用するシリンジ容器で
あれば、前記装置からピストンごと取り外した状態のま
ま、冷蔵庫などに保管して、翌日又は翌日以降の作業に
備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリンジを使用した液体定量吐出装置
の一実施の形態を示す図で、制御装置により制御される
ステッピングモータを駆動源とするシリンジ形液体定量
吐出装置（図２の左側面図を示す）の構成説明図であ
る。

【図２】図１のシリンジ形液体定量吐出装置のII-II線
矢視による正面図である。

【図３】前記液体定量吐出装置の動作中におけるノズル
の詳細図で、図３（ａ）は、前記液体の吐出中の図、図
３（ｂ）は吐出停止直後の図、図３（ｃ）は、ピストン
リバース動作時で、開始から動作中の図、図３（ｄ）
は、ピストンリバース動作完了時の図である。

【図４】シリンジ内に液剤を充填する方法（１）の説明
図である。

【図５】シリンジ内に液剤を充填する方法（２）の説明
図である。

【図６】従来のシリンジを使用した液体定量吐出装置の
斜視図である。

【符号の説明】

３シリンジ６ピストン６ａピストンロッド７液剤（又は、液体）７ａ液滴８ノズル１１液体定量吐出装置１２制御装置１３ステッピングモータ１４上下方向直線移動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御装置から出力される駆動パルス信号
により、ステッピングモータを駆動し、上下方向に直線
移動する機構を介して、シリンジ内に摺動可能に配設さ
れるピストンを移動させ、該シリンジ内の液体を、下端
に設けられるノズルから、定量吐出する装置において、前記ステッピングモータに、前記制御装置により、
（ａ）吐出に際し、後記第３の設定数とほぼ同数の、第
１の設定数の正方向の駆動パルス信号を送出し、前記ス
テッピングモータを正転させて、前記ノズル内に吸い込
まれている前記液体を該ノズルの先端まで満たし、
（ｂ）次いで、さらに、第２の設定数の正方向の駆動パ
ルス信号を送出し、前記ステッピングモータを正転させ
て、前記シリンジ内の液体を設定量だけ吐出し、（ｃ）
吐出後、第３の設定数の逆方向の駆動パルス信号を送出
し、前記ステッピングモータを逆転させて、前記ノズル
の先端に溜まった液滴を、該ノズル内に吸い込むことを
特徴とするシリンジを使用した液体定量吐出装置。
【請求項２】前記駆動パルス信号の設定数うち、前記
第１の設定数は、前記液体の粘度により、前記第３の設
定数を補正する数であることを特徴とする請求項１に記
載のシリンジを使用した液体定量吐出装置。
【請求項３】前記（ａ），（ｂ），（ｃ）の各項を順
次、繰り返し、前記液体を連続的に定量吐出することを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンジを使
用した液体定量吐出装置。