JP2002355593A - Apparatus and method for discharging fluid - Google Patents

Apparatus and method for discharging fluid

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JP2002355593A
JP2002355593A JP2001162349A JP2001162349A JP2002355593A JP 2002355593 A JP2002355593 A JP 2002355593A JP 2001162349 A JP2001162349 A JP 2001162349A JP 2001162349 A JP2001162349 A JP 2001162349A JP 2002355593 A JP2002355593 A JP 2002355593A
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JP
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shaft
fluid
housing
gap
drive signal
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Application number
JP2001162349A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironao Mega
浩尚 妻鹿
Koji Sonoda
孝司 園田
Teruo Maruyama
照雄 丸山
Masaru Yamauchi
大 山内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for discharging a fluid, by which the gap between a shaft and a housing is controlled with high precision and further the discharge quantity of the fluid is controlled with high precision. SOLUTION: The gap is controlled by controlling current so that the actual current flowing through an electromagnetic striction element is equal to the target current flowing through the electromagnetic striction element based on the difference between the actual position in the axial direction of shaft 6 and the target position in the axial direction of the shaft, which is the target value of the gap (δ).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品、家電製
品などの分野における生産工程に用いることができ、接
着剤、クリームハンダ、蛍光体、グリース、ペイント、
ホットメルト、薬品、食品などの各種液体を定量に吐出
・遮断するための流体吐出装置及び流体吐出方法に関す
るものである。
The present invention can be used in production processes in the fields of electronic parts, home electric appliances, etc., and includes adhesives, cream solders, phosphors, greases, paints,
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluid ejection device and a fluid ejection method for ejecting and shutting off various liquids such as hot melts, medicines, and foods in a fixed amount.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体吐出装置(ディスペンサー)は従来
から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の
小形化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流
体材料を高精度でかつ安定して吐出制御する技術が要請
される様になっている。
2. Description of the Related Art Liquid ejecting apparatuses (dispensers) have been used in various fields, but with the recent demand for miniaturization and high recording density of electronic components, a minute amount of fluid material can be dispensed with high precision. There is a demand for a technique for stably controlling discharge.

【0003】例えば、表面実装技術(Surface
Mount Technology)の分野を例にとれ
ば、実装の高速化、微小化、高密度化、高高品位化、無
人化のトレンドの中で、ディスペンサーの課題を要約す
れば、 吐出量の高精度化と1回の吐出量の微小化、 吐出時間の短縮、すなわち、高速吐出遮断及び開始
ができること、 高粘度の粉流体に対応できること、 である。
For example, a surface mounting technology (Surface)
For example, in the field of Mount Technology, the problems of dispensers in the trends of high-speed mounting, miniaturization, high-density, high-quality, and unmanned can be summarized as follows. And minimizing the amount of one discharge, shortening the discharge time, that is, being able to cut off and start high-speed discharge, and being able to cope with high-viscosity powder fluid.

【0004】従来、微少流量の液体を吐出させるため
に、エアパルス方式、ねじ溝式、電磁歪素子によるマイ
クロポンプ方式などのディスペンサーが実用化されてい
る。
Conventionally, dispensers of an air pulse type, a screw groove type, a micro pump type using an electromagnetic strain element, and the like have been put to practical use in order to discharge a very small amount of liquid.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の先行技
術のうち、図6に示す様なエアパルス方式によるディス
ペンサーが広く用いられており、例えば「自動化技術´
93.25巻7号」等にその技術が紹介されている。こ
の方式によるディスペンサーは、定圧源から供給される
定量の空気を容器200(シリンダ)内にパルス的に印
加させ、シリンダ200内の圧力の上昇分に対応する一
定量の液体をノズル201から吐出させるものである。
Among the above-mentioned prior arts, an air pulse type dispenser as shown in FIG. 6 is widely used.
93.25, No. 7, etc. ". The dispenser according to this method causes a constant amount of air supplied from a constant pressure source to be applied to the container 200 (cylinder) in a pulsed manner, and causes a constant amount of liquid corresponding to a rise in the pressure in the cylinder 200 to be discharged from the nozzle 201. Things.

【0006】しかしながら、エアーパルスの方式のディ
スペンサーは応答性が悪いという欠点があった。
However, the air pulse type dispenser has a drawback that the response is poor.

【0007】この欠点は、シリンダに封じ込められた空
気202の圧縮性と、エアーパルスを狭い隙間に通過さ
せる際のノズル抵抗よるものである。すなわち、エアー
パルス方式の場合、シリンダの容積:Cとノズル抵抗:
Rで決まる流体回路の時定数:T=RCが大きく、入力
パルスを印加後、吐出開始にたとえば0.07〜0.1
秒程度の時間遅れを見込まねばならない。
[0007] This disadvantage is due to the compressibility of the air 202 sealed in the cylinder and the nozzle resistance when passing the air pulse through a narrow gap. That is, in the case of the air pulse method, the cylinder volume: C and the nozzle resistance:
Time constant of the fluid circuit determined by R: T = RC is large, and for example, 0.07 to 0.1
A time delay of about a second must be expected.

【0008】上記エアーパルス方式の欠点を解消するた
めに、吐出ノズルの入口部にニードルバルブを設けて、
このニードルバルブを構成する細径のスプールを軸方向
に高速で移動させることにより、吐出口を開閉させるデ
ィスペンサーが実用化されている。
In order to eliminate the drawbacks of the air pulse method, a needle valve is provided at the inlet of the discharge nozzle.
A dispenser that opens and closes a discharge port by moving a small-diameter spool constituting the needle valve at high speed in an axial direction has been put to practical use.

【0009】しかしこの場合、流体の遮断時、相対移動
する部材間の隙間はゼロとなり、数ミクロン〜数十ミク
ロンの平均粒径の粉体は機械的に圧搾作用を受け破壊さ
れる。その結果発生する様々な不具合のため、粉体が混
入した接着材、導電性ぺースト、あるいは蛍光体等の塗
布への適用は困難な場合が多い。
However, in this case, when the fluid is shut off, the gap between the relatively moving members becomes zero, and the powder having an average particle diameter of several to several tens of microns is mechanically pressed and destroyed. Due to various inconveniences that occur as a result, it is often difficult to apply the method to application of an adhesive material, a conductive paste, or a phosphor mixed with powder.

【0010】また、同目的のために、粘性ポンプである
ねじ溝式のディスペンサーも既に実用化されている。ね
じ溝式の場合、ノズル抵抗に依存しにくいポンプ特性を
選ぶことができるため、連続塗布の場合は好ましい結果
が得られるが、間欠塗布は粘性ポンプの性格上不得手で
ある。そのため、従来ねじ溝式では、(1)モータとポ
ンプ軸の間に電磁クラッチを介在させ、吐出のON、O
FF時にこの電磁クラッチを連結あるいは開放するよう
にしている。又は、(2)DCサーボモータを用いて、
急速回転開始あるいは急速停止させるようにしている。
[0010] For the same purpose, a screw groove type dispenser which is a viscous pump has already been put to practical use. In the case of the thread groove type, a pump characteristic that is hardly dependent on the nozzle resistance can be selected, so that a preferable result can be obtained in the case of continuous application. Therefore, in the conventional screw groove type, (1) an electromagnetic clutch is interposed between the motor and the pump shaft to turn on and off the discharge.
At the time of FF, this electromagnetic clutch is connected or released. Or (2) using a DC servomotor,
Rapid rotation start or rapid stop is performed.

【0011】しかしながら、上記いずれも機械的な系の
時定数で応答性が決まるため、高速間欠動作には制約が
あった。また、応答性はエアーパルス方式と比較すると
良好であるが、最短時間でも0.05秒程度が限界であ
った。
However, since the response is determined by the time constant of the mechanical system in any of the above cases, the high-speed intermittent operation is limited. In addition, the responsiveness is better than that of the air pulse method, but the limit is about 0.05 seconds even in the shortest time.

【0012】また、ポンプ軸の過渡応答時(回転始動時
と停止時)の回転特性に不確定要因が多いため、流量の
厳密な制御は難しく、塗布精度にも限界があった。
In addition, since there are many uncertainties in the rotation characteristics of the pump shaft during transient response (at the start and stop of rotation), it is difficult to strictly control the flow rate, and the coating accuracy is limited.

【0013】そこで、微少流量の流体を吐出することを
目的として、積層型の圧電素子を利用したマイクロポン
プが開発されている。このマイクロポンプには、通常機
械式の受動的な吐出弁、吸入弁が用いられる。
In order to discharge a very small amount of fluid, a micropump using a laminated piezoelectric element has been developed. For this micro pump, a mechanical passive discharge valve or suction valve is usually used.

【0014】しかし、そのような弁はバネとボールから
構成され、圧力差によって吐出弁、吸入弁を開閉させる
上記ポンプでは、流動性の悪い、数万〜数十万センチポ
ワズの高粘度のレオロジー流体を、高い流量精度でかつ
高速(0.1秒以下)で間欠吐出させることは極めて困
難である。
However, such a valve is constituted by a spring and a ball, and the above-mentioned pump, which opens and closes a discharge valve and a suction valve by a pressure difference, has a high viscosity rheological fluid of tens of thousands to hundreds of thousands centipoise of poor fluidity. It is extremely difficult to perform intermittent discharge with high flow rate accuracy and high speed (0.1 seconds or less).

【0015】さて、近年益々高精度化、超微細化してい
く回路形成の分野、あるいはPDP,CRTなどの映像
管の電極とリブ形成、液晶パネルのシール材塗布、光デ
ィスクなどの製造行程の分野において、微細塗布技術に
関する、次のような要望が強い。
Now, in the field of circuit formation, which is becoming increasingly more precise and ultra-fine in recent years, or in the fields of forming electrodes and ribs for picture tubes such as PDPs and CRTs, applying sealing materials for liquid crystal panels, and manufacturing processes for optical discs and the like. There are strong demands for fine coating technology as follows.

【0016】連続塗布後、すばやく塗布を止め、短い
時間をおいて連続塗布を急峻に開始できること。そのた
めには、たとえば0.01秒のオーダーで流量制御でき
ることが理想である。
After the continuous application, the application can be stopped quickly, and the continuous application can be started rapidly after a short time. For that purpose, it is ideal that the flow rate can be controlled, for example, on the order of 0.01 second.

【0017】粉流体に対応できること。たとえば流路
の機械的な遮断により、粉体の圧搾、破損、流路の詰ま
りなどのトラブルがないこと。
Able to handle powder fluid. For example, there should be no problems such as powder compression, breakage, and clogging of the flow channel due to mechanical interruption of the flow channel.

【0018】上述した高粘度流体・粉流体の微少流量塗
布に係る、近年の様々な要求に応えるために、本発明者
らは、ピストンとシリンダの間に相対的な直線運動と回
転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送装置
を与え、直線運動を用いて固定側と回転側の相対的な間
隙を変化させ、流体の吐出量を制御する塗布装置、「流
体供給装置及び流体供給方法」を出願中(特願2000
−188899号)である。
In order to respond to various recent demands related to the above-mentioned minute flow rate application of a high-viscosity fluid / powder fluid, the present inventors provide a relative linear motion and a rotational motion between a piston and a cylinder. In addition, an application device that provides a fluid transport device by rotating motion, changes the relative gap between the fixed side and the rotating side by using linear motion, and controls the discharge amount of fluid, “Fluid supply device and fluid supply method” (Japanese Patent Application 2000)
188899).

【0019】本発明は、上記提案をさらに改良するもの
で、軸とハウジング間の間隙を高精度に制御し、流体の
吐出量をさらに高精度に制御することができる流体吐出
装置及び流体吐出方法を提供することである。
The present invention is a further improvement of the above proposal and provides a fluid discharge device and a fluid discharge method capable of controlling a gap between a shaft and a housing with high precision and controlling a fluid discharge amount with high precision. It is to provide.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0021】本発明の第1態様によれば、一方を可動端
としもう一方を固定端とする電磁歪素子と、上記電磁歪
素子を収納するハウジングと、上記電磁歪素子を上記ハ
ウジングに対して相対的に回転自在かつ軸方向に移動可
能に支持する支持装置と、上記電磁歪素子に回転を与え
る回転装置と、上記電磁歪素子の可動端側に締結された
軸と、この軸と上記ハウジングで形成されるポンプ室
と、このポンプ室の外部と上記ポンプ室と連通させる流
体の吸入孔及び吐出口と、上記ポンプ室内に流入された
上記流体を吐出口側に圧送する圧送装置と、上記ポンプ
室と上記吐出口の間の流体抵抗の増減を図るために、上
記電磁歪素子の駆動によって上記軸と上記ハウジング間
の間隙を変化させて上記流体の吐出量を制御する流体吐
出装置において、上記軸と上記ハウジング間の上記間隙
を測定する複数個の変位センサと、上記複数個の変位セ
ンサにより測定される上記間隙の測定値の平均値を求
め、上記平均値を上記軸の軸方向の実位置に変換する変
換器と、上記軸と上記ハウジング間の上記間隙の目標値
を上記軸の軸方向の目標位置として出力する位置指令発
生手段と、上記目標位置と上記変換器から出力される上
記実位置との差に基づき上記電磁歪素子の目標駆動信号
を出力する位置制御器と、上記電磁歪素子の実駆動信号
を検出する駆動信号検出器と、上記実駆動信号が上記目
標駆動信号に等しくなるように駆動信号を制御する駆動
信号制御器とにより、上記軸と上記ハウジング間の上記
間隙を制御できるように構成したことを特徴とする流体
吐出装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, an electromagnetic distortion element having one movable end and the other fixed end, a housing for accommodating the electromagnetic distortion element, and the electromagnetic distortion element with respect to the housing. A supporting device for supporting the device so as to be relatively rotatable and movable in the axial direction, a rotating device for rotating the electromagnetic strain element, a shaft fastened to a movable end of the electromagnetic strain element, and the shaft and the housing. A pump chamber formed of: a suction port and a discharge port of a fluid that communicates with the outside of the pump chamber and the pump chamber; a pumping device that pumps the fluid flowing into the pump chamber to a discharge port side; In order to increase or decrease the fluid resistance between the pump chamber and the discharge port, a fluid discharge device that controls a discharge amount of the fluid by changing a gap between the shaft and the housing by driving the electromagnetic distortion element, Up A plurality of displacement sensors for measuring the gap between the shaft and the housing, and an average value of the measured values of the gap measured by the plurality of displacement sensors is determined, and the average value is calculated in the axial direction of the shaft. A converter for converting the position into a position, position command generating means for outputting a target value of the gap between the shaft and the housing as a target position in the axial direction of the shaft, and the target position and the output from the converter. A position controller that outputs a target drive signal of the electromagnetic distortion element based on a difference from an actual position, a drive signal detector that detects an actual drive signal of the electromagnetic distortion element, and the actual drive signal is the target drive signal. A fluid ejection device is provided, wherein the clearance between the shaft and the housing can be controlled by a drive signal controller that controls drive signals to be equal.

【0022】本発明の第2態様によれば、上記変換器
は、上記複数個の変位センサの出力を上記軸の軸方向の
位置を示すデータに変換する上記変位センサと同じ個数
のアンプと、上記複数個のアンプから出力されるデータ
を加算する加算器と、上記加算器からの出力を1/(上
記アンプの個数)倍にして上記複数個のアンプの出力の
平均値を出力するアンプとより構成される第1態様に記
載の流体吐出装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, the converter includes the same number of amplifiers as the displacement sensors for converting the outputs of the plurality of displacement sensors into data indicating the axial position of the shaft, An adder for adding data output from the plurality of amplifiers, and an amplifier for multiplying the output from the adder by 1 / (the number of the amplifiers) and outputting an average value of the outputs of the plurality of amplifiers The fluid discharge device according to the first aspect, comprising:

【0023】本発明の第3態様によれば、軸が締結され
た側を可動端としもう一方を固定端とする電磁歪素子
を、上記電磁歪素子を収納するハウジングに対して相対
的に回転しかつ軸方向に移動することにより、上記軸と
上記ハウジングで形成されるポンプ室の外部と上記ポン
プ室と連通させる流体の吐出口側に、上記ポンプ室内に
流入された上記流体を圧送し、上記ポンプ室と上記吐出
口の間の流体抵抗の増減を図るために、上記電磁歪素子
の駆動によって上記軸と上記ハウジング間の間隙を変化
させて上記流体の吐出量を制御する流体吐出方法におい
て、上記軸と上記ハウジング間の上記間隙を複数個の変
位センサにより測定し、上記複数個の変位センサにより
測定される上記間隙の測定値の平均値を求め、上記平均
値を上記軸の軸方向の実位置に変換し、上記軸と上記ハ
ウジング間の上記間隙の目標値を上記軸の軸方向の目標
位置として出力し、上記目標位置と上記変換された上記
実位置との差に基づき上記電磁歪素子の目標駆動信号を
出力し、上記電磁歪素子の実駆動信号を検出し、上記実
駆動信号が上記目標駆動信号に等しくなるように駆動信
号を制御することにより、上記軸と上記ハウジング間の
上記間隙を制御するようにしたことを特徴とする流体吐
出方法を提供する。
According to the third aspect of the present invention, the magnetostrictive element having the movable end on the side to which the shaft is fastened and the fixed end on the other side is rotated relative to the housing housing the electrostrictive element. And by moving in the axial direction, to the discharge port side of the fluid that communicates with the outside of the pump chamber formed by the shaft and the housing, to pump the fluid flowing into the pump chamber, In order to increase or decrease the fluid resistance between the pump chamber and the discharge port, a fluid discharge method for controlling a discharge amount of the fluid by changing a gap between the shaft and the housing by driving the electromagnetic distortion element. Measuring the gap between the shaft and the housing with a plurality of displacement sensors, determining an average value of the measured values of the gap measured by the plurality of displacement sensors, and calculating the average value in the axial direction of the shaft. The target position of the gap between the shaft and the housing is output as a target position in the axial direction of the shaft, and the electromagnetic distortion is calculated based on a difference between the target position and the converted actual position. By outputting a target drive signal of the element, detecting an actual drive signal of the electromagnetic distortion element, and controlling the drive signal so that the actual drive signal is equal to the target drive signal, the distance between the shaft and the housing is reduced. A fluid discharge method is provided wherein the gap is controlled.

【0024】本発明の第4態様によれば、上記複数個の
変位センサにより測定される上記間隙の測定値の平均値
を求め、上記平均値を上記軸の軸方向の実位置に変換す
るとき、上記複数個の変位センサの出力を上記軸の軸方
向の位置を示すデータに上記変位センサと同じ個数のア
ンプにより変換し、上記複数個のアンプから出力される
データを加算し、上記加算された値を1/上記アンプの
個数倍にして上記複数個のアンプの出力の平均値を出力
するようにした第3態様に記載の流体吐出方法を提供す
る。
According to a fourth aspect of the present invention, when an average value of the measured values of the gap measured by the plurality of displacement sensors is determined, and the average value is converted into an actual position in the axial direction of the shaft. The outputs of the plurality of displacement sensors are converted to data indicating the axial position of the shaft by the same number of amplifiers as the displacement sensors, and the data output from the plurality of amplifiers are added. The fluid discharge method according to the third aspect, wherein the output value is 1 / the number of the amplifiers, and the average value of the outputs of the plurality of amplifiers is output.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0026】本発明の一実施形態にかかる流体吐出装置
及び流体吐出方法にかかる電子部品の表面実装用ディス
ペンサーに適用した例について、図1を用いて説明す
る。
An example in which a fluid ejection device and a fluid ejection method according to an embodiment of the present invention are applied to a dispenser for surface mounting electronic components will be described with reference to FIG.

【0027】図1において、1は第1のアクチェータで
あり、本実施形態では、軸方向駆動装置の一例として、
高粘度流体を高速で間欠的に微小量かつ高精度に供給す
るために、高い位置決め精度が得られ、高い応答性を持
つと共に大きな発生荷重が得られる超磁歪素子を用いて
いる。なお、以下の説明においては、電磁歪素子の可動
端をフロント側とし、電磁歪素子のもう一方の固定端を
リア側とする。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first actuator. In this embodiment, as an example of an axial driving device,
In order to supply a high-viscosity fluid intermittently at a high speed with a very small amount and high precision, a giant magnetostrictive element is used which has high positioning accuracy, high responsiveness, and a large generated load. In the following description, the movable end of the electromagnetic distortion element is defined as the front side, and the other fixed end of the electromagnetic distortion element is defined as the rear side.

【0028】2は第1のアクチェータ1によって駆動さ
れる中心軸である。上記第1のアクチェータ1は、ハウ
ジング3に収納されている。このハウジング3の下端に
固定されたハウジング4に、中心軸2の下端に同心に連
結されるフロント側主軸5が回転自在かつ軸方向に微少
移動可能に支持されている。6はフロント側主軸5と複
数のボルト7により着脱可能に取り付けられ、ハウジン
グ4の下端に固定されたシリンダ8に収納されたピスト
ン(軸)、9はピストン6とシリンダ8の相対移動面に
形成されて流体を吐出側に圧送するためのラジアル溝、
10はピストン6の上端部近傍とシリンダ8との間に配
置された流体シールである。
Reference numeral 2 denotes a central axis driven by the first actuator 1. The first actuator 1 is housed in a housing 3. A front main shaft 5 concentrically connected to the lower end of the center shaft 2 is supported by a housing 4 fixed to the lower end of the housing 3 so as to be rotatable and slightly movable in the axial direction. Reference numeral 6 denotes a piston (shaft) which is detachably attached to the front-side main shaft 5 and a plurality of bolts 7 and which is housed in a cylinder 8 fixed to the lower end of the housing 4, and 9 is formed on a relative movement surface between the piston 6 and the cylinder 8. Radial grooves for pumping fluid to the discharge side
Reference numeral 10 denotes a fluid seal disposed between the vicinity of the upper end of the piston 6 and the cylinder 8.

【0029】このピストン9とシリンダ8の間で、ねじ
溝9とその対向面の相対的な回転によってポンピング作
用を得るためのポンプ室11を形成している。また、シ
リンダ8には、ポンプ室11と連絡する吸入孔12が形
成されている。13はシリンダ8の下端部に装着された
吐出ノズルであり、14はこの吐出ノズル13を含む後
述する吐出部である。
Between the piston 9 and the cylinder 8, there is formed a pump chamber 11 for obtaining a pumping action by the relative rotation of the screw groove 9 and its opposing surface. Further, a suction hole 12 communicating with the pump chamber 11 is formed in the cylinder 8. Reference numeral 13 denotes a discharge nozzle mounted on the lower end of the cylinder 8, and reference numeral 14 denotes a discharge unit including the discharge nozzle 13 described later.

【0030】15は第2のアクチェータであり、ピスト
ン6とシリンダ8の間に相対的な回転運動を与えるもの
である。モータロータ16はリア側主軸17に固着さ
れ、また、モータステータ18はハウジング19に収納
されている。リア側主軸17は中心軸2の上端に一体的
にかつ同心に連結されている。
Reference numeral 15 denotes a second actuator which gives a relative rotational movement between the piston 6 and the cylinder 8. The motor rotor 16 is fixed to the rear main shaft 17, and the motor stator 18 is housed in a housing 19. The rear-side main shaft 17 is integrally and concentrically connected to the upper end of the center shaft 2.

【0031】20は超磁歪素子から構成される円筒形状
の超磁歪ロッド、21は超磁歪ロッド20の長手方向に
磁界を与えるための磁界コイルである。22、23は超
磁歪ロッド20にバイアス磁界を与えるための上側及び
下側の永久磁石であり、超磁歪ロッド20を中間に把持
して支持する形で配置されている。これらの上側及び下
側の永久磁石22,23は、超磁歪ロッド20に予め磁
界をかけて磁界の動作点を高めるもので、この磁気バイ
アスにより磁界の強さに対する超磁歪の線形性が改善で
きる。24は超磁歪ロッド20のリア側に配置され、か
つリア側主軸17と一体化した磁気回路のリア側ヨーク
である。前述したフロント側主軸5も、磁気回路のヨー
ク材も兼ねており、超磁歪ロッド20のフロント側に配
置されている。25は磁界コイル21の外周部に配置さ
れた円筒形状のヨーク材である。
Reference numeral 20 denotes a cylindrical giant magnetostrictive rod composed of giant magnetostrictive elements, and reference numeral 21 denotes a magnetic field coil for applying a magnetic field in the longitudinal direction of the giant magnetostrictive rod 20. Reference numerals 22 and 23 denote upper and lower permanent magnets for applying a bias magnetic field to the giant magnetostrictive rod 20, which are arranged so as to grip and support the giant magnetostrictive rod 20 in the middle. The upper and lower permanent magnets 22 and 23 apply a magnetic field to the giant magnetostrictive rod 20 in advance to increase the operating point of the magnetic field. The magnetic bias can improve the linearity of the giant magnetostriction with respect to the strength of the magnetic field. . Reference numeral 24 denotes a rear yoke of a magnetic circuit which is arranged on the rear side of the giant magnetostrictive rod 20 and is integrated with the rear main shaft 17. The front-side main shaft 5 also serves as a yoke material of the magnetic circuit, and is disposed on the front side of the giant magnetostrictive rod 20. Reference numeral 25 denotes a cylindrical yoke member disposed on the outer peripheral portion of the magnetic field coil 21.

【0032】従って、超磁歪ロッド20から、上側の永
久磁石22、リア側ヨーク24、ヨーク材25、フロン
ト側主軸5、下側の永久磁石23を経て、再び超磁歪ロ
ッド20に至る回路により、超磁歪ロッド20の伸縮を
制御する閉ループ磁気回路を形成している。なお、中心
軸2はこの磁気回路に影響を与えないように、非磁性材
料を用いている。すなわち、超磁歪ロッド20、上側及
び下側の永久磁石22,23、磁界コイル21により、
磁界コイルに与える電流で超磁歪ロッド20の軸方向の
伸縮を制御できる超磁歪アクチェータ(すなわち第1の
アクチェータ1)を構成している。
Accordingly, a circuit from the giant magnetostrictive rod 20 to the giant magnetostrictive rod 20 again through the upper permanent magnet 22, the rear yoke 24, the yoke material 25, the front main shaft 5, and the lower permanent magnet 23, A closed loop magnetic circuit for controlling the expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 20 is formed. The center shaft 2 is made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic circuit. That is, by the giant magnetostrictive rod 20, the upper and lower permanent magnets 22, 23, and the magnetic field coil 21,
A giant magnetostrictive actuator (that is, a first actuator 1) that can control the axial expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 20 by a current applied to the magnetic field coil is provided.

【0033】超磁歪材料は希土類元素と鉄の合金であ
り、たとえば、bFe,DyFe,SmFeなど
が知られおり、近年急速に実用化が進められている。
The giant magnetostrictive material is an alloy of a rare earth element and iron. For example, bFe 2 , DyFe 2 , SmFe 2 and the like are known, and their practical use has been rapidly advanced in recent years.

【0034】リア側主軸17は、軸受26により、ハウ
ジング19の下端でかつハウジング3のリア側(上端)
に固定されたリア側のハウジング27に対して回転自在
に支持されている。
The rear main shaft 17 is supported by a bearing 26 at the lower end of the housing 19 and at the rear side (upper end) of the housing 3.
And is rotatably supported by a rear housing 27 fixed to the housing.

【0035】28はフロント側主軸5と軸受スリーブ2
9の間に装着されたバイアスバネである。この軸受スリ
ーブ29もまたハウジング4に対して、軸受30によっ
て回転自在に支持されている。バイアスバネ28から加
わる軸方向荷重により、超磁歪ロッド20は上側及び下
側のバイアス永久磁石22,23を介在して、上下の部
材すなわちフロント側主軸5及びリア側ヨーク24に押
圧される形で把持されている。この結果、超磁歪ロッド
20には常に軸方向に圧縮応力が加わるため、繰り返し
応力が発生した場合に、引っ張り応力に弱い超磁歪素子
の欠点が解消される。
Reference numeral 28 denotes the front-side main shaft 5 and the bearing sleeve 2.
9 is a bias spring mounted between the two. This bearing sleeve 29 is also rotatably supported by the housing 4 with respect to the housing 4. The giant magnetostrictive rod 20 is pressed by upper and lower members, that is, the front main shaft 5 and the rear yoke 24 via the upper and lower bias permanent magnets 22 and 23 by the axial load applied from the bias spring 28. It is grasped. As a result, the compressive stress is always applied to the giant magnetostrictive rod 20 in the axial direction, so that when a repetitive stress is generated, the defect of the giant magnetostrictive element which is weak against the tensile stress is solved.

【0036】ピストン6と一体化したフロント側主軸5
は、軸受30によって規制された軸受スリーブ29に対
して、軸方向に移動可能に収納している。
Front spindle 5 integrated with piston 6
Is accommodated in the bearing sleeve 29 regulated by the bearing 30 so as to be movable in the axial direction.

【0037】モータ15から伝達された中心軸2の回転
動力は、中心軸2とフロント側主軸5の間に設けられた
回転伝達キー31によって、フロント側主軸5に伝達さ
れる。この回転伝達キー31は回転動力は伝達するが、
軸方向にはフリーとなるような角型の断面形状となって
おり、フロント側主軸5の大略同一断面形状の凹部5a
内に嵌合されるようにしている。
The rotational power of the central shaft 2 transmitted from the motor 15 is transmitted to the front main shaft 5 by a rotation transmission key 31 provided between the central shaft 2 and the front main shaft 5. This rotation transmission key 31 transmits the rotational power,
It has a square cross-sectional shape that is free in the axial direction, and a recess 5 a having a substantially identical cross-sectional shape of the front main shaft 5.
To be fitted inside.

【0038】上記構成により、モータ15の回転動力は
中心軸2とフロント側主軸5のみに伝達され、脆性材料
である超磁歪素子に捻りトルクは発生しない。
With the above configuration, the rotational power of the motor 15 is transmitted only to the central shaft 2 and the front main shaft 5, and no torsional torque is generated in the giant magnetostrictive element, which is a brittle material.

【0039】32は第2のアクチェータであるモータ1
5の上部に配置されたリア側主軸17の回転位置情報を
検出するためのエンコーダである。
Reference numeral 32 denotes a motor 1 as a second actuator.
5 is an encoder for detecting rotational position information of the rear-side main shaft 17 disposed at the upper part of the main spindle 5.

【0040】また、33,34はフロント側主軸5(及
びピストン6)の軸方向変位を検出するための第1変位
センサー及び第2変位センサーである。
Reference numerals 33 and 34 denote a first displacement sensor and a second displacement sensor for detecting an axial displacement of the front main shaft 5 (and the piston 6).

【0041】上記構成により、本実施形態の流体吐出装
置では、ポンプのピストン6は回転運動と微少変位の直
線運動の制御を同時にかつ独立して行うことができる。
With the above configuration, in the fluid discharge device of the present embodiment, the piston 6 of the pump can simultaneously and independently control the rotational movement and the linear movement with minute displacement.

【0042】さらに、上記実施形態では、第1のアクチ
ェータ1に超磁歪素子を用いたために、超磁歪ロッド2
0(及びピストン6)を直線運動させるための動力を、
外部から非接触で与えることができる。
Furthermore, in the above embodiment, since the giant magnetostrictive element is used for the first actuator 1, the giant magnetostrictive rod 2
0 (and the piston 6) to move linearly.
It can be given from outside without contact.

【0043】超磁歪素子に加えた入力電流と変位は比例
するため、変位センサー無しのオープンループ制御で
も、上記ピストン6の軸方向位置決め制御は可能であ
る。しかし、本実施形態のような位置検出装置すなわち
第1変位センサー33及び第2変位センサー34を設け
てフィードバック制御をすれば、超磁歪素子のヒステリ
シス特性も改善できるため、より高い精度の位置決めが
できる。
Since the input current applied to the giant magnetostrictive element is proportional to the displacement, the axial positioning control of the piston 6 can be performed even with open loop control without a displacement sensor. However, if the position detection device as in the present embodiment, that is, the first displacement sensor 33 and the second displacement sensor 34 are provided and the feedback control is performed, the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element can be improved, and the positioning can be performed with higher accuracy. .

【0044】さて、本実施形態では、ピストン6の軸方
向位置決め機能を用いて、ピストン6の定常回転状態を
保ったままで、ピストン6の吐出側スラスト端面の隙間
の大きさを任意に制御することができる。この機能を用
いて、吸入孔12から吐出ノズル13に至るいかなる流
通路の区間も機械的に非接触の状態で、粉流体の遮断・
開放ができる。その原理を吐出部14の詳細な図である
図2を用いて説明する。
In the present embodiment, the size of the gap on the discharge-side thrust end face of the piston 6 is arbitrarily controlled using the axial positioning function of the piston 6 while maintaining the steady rotation state of the piston 6. Can be. By using this function, the section of any flow passage from the suction hole 12 to the discharge nozzle 13 is cut off /
Can be opened. The principle will be described with reference to FIG.

【0045】図2において、35はピストン6の吐出側
端面、36はシリンダ8の吐出側端面に締結された吐出
プレートである。このシリンダ8の吐出側端面35とそ
の対向面37の相対移動面にシール用スラスト溝38が
形成されている。この吐出側端面35の対向面37の中
央部に吐出ノズル13の開口部39が形成されている。
In FIG. 2, reference numeral 35 denotes a discharge end face of the piston 6, and reference numeral 36 denotes a discharge plate fastened to the discharge end face of the cylinder 8. A thrust groove 38 for sealing is formed in a relative movement surface between the discharge side end surface 35 of the cylinder 8 and the opposing surface 37. An opening 39 of the discharge nozzle 13 is formed at the center of the facing surface 37 of the discharge side end surface 35.

【0046】図1で既に説明したラジアル溝11は、ス
パイラルグルーブ動圧軸受として知られている公知のも
のであり、また、ねじ溝ポンプとしても利用されてい
る。
The radial groove 11 already described with reference to FIG. 1 is a known groove known as a spiral groove hydrodynamic bearing, and is also used as a screw groove pump.

【0047】また、シール用スラスト溝38は、同様に
スラスト動圧軸受として知られているものである。さ
て、スラスト軸受の発生できるシール圧力は、回転角速
度、スラスト軸受の内外径、溝深さ、溝角度、グルーブ
幅とリッジ幅などで決定される。
The sealing thrust groove 38 is also known as a thrust dynamic pressure bearing. The seal pressure that can be generated by the thrust bearing is determined by the rotational angular velocity, the inner and outer diameters of the thrust bearing, the groove depth, the groove angle, the groove width and the ridge width, and the like.

【0048】図3のグラフにおける曲線(イ)は、下記
表1の条件下で、スパイラルグルーブ型スラスト溝を用
いた場合の間隙δに対するシール圧力Psの特性を示す
ものである。図3のグラフにおける曲線(ロ)は、軸方
向流動が無い場合についてラジアル溝のポンピング圧力
と軸先端の間隙δの関係を示す一例である。このラジア
ル溝のポンピング圧力は、上記スラスト溝同様、ラジア
ル隙間、溝深さ溝角度の選択によって広い範囲で選ぶこ
とができる。しかし定性的には、ラジアル溝のポンピン
グ圧力Prは軸先端の空隙の大きさ(すなわち間隙δの
大きさ)に依存しない。
The curve (a) in the graph of FIG. 3 shows the characteristics of the sealing pressure Ps with respect to the gap δ when a spiral groove type thrust groove is used under the conditions shown in Table 1 below. The curve (b) in the graph of FIG. 3 is an example showing the relationship between the pumping pressure of the radial groove and the gap δ at the tip of the shaft when there is no axial flow. The pumping pressure of this radial groove can be selected in a wide range by selecting the radial gap and the groove depth and groove angle, similarly to the thrust groove. However, qualitatively, the pumping pressure Pr of the radial groove does not depend on the size of the gap at the tip of the shaft (that is, the size of the gap δ).

【0049】さて、シール用スラスト溝の間隙δが十分
大きいとき、たとえば間隙δ=15μmのとき、発生圧
力は小さく、P<0.1kg/mmである。
When the gap δ of the sealing thrust groove is sufficiently large, for example, when the gap δ is 15 μm, the generated pressure is small, that is, P <0.1 kg / mm 2 .

【0050】軸を回転させたままで、回転軸端面を固定
側の対向面に接近させる。間隙δ<10.0μmになる
と、シール圧力がラジアル溝のポンピング圧力Prより
大きくなり、流体の吐出口側への流出は遮断される。
While the shaft is being rotated, the end surface of the rotating shaft is brought closer to the fixed facing surface. When the gap δ <10.0 μm, the sealing pressure becomes larger than the pumping pressure Pr of the radial groove, and the outflow of the fluid to the discharge port side is shut off.

【0051】図2は流体の流出が遮断された状態を示
し、吐出ノズルの開口部39近傍の流体は、スラスト溝
38によって遠心方向のポンピング作用(図2の矢印参
照)を受けているために、開口部39近傍は負圧(大気
圧以下)となる。この効果により、遮断後、吐出ノズル
13内部に残存していた流体は再びポンプ内部に吸引さ
れる。その結果、吐出ノズル先端で表面張力による流体
塊ができることはなく、糸引き、洟垂れが解消されるの
である。
FIG. 2 shows a state in which the outflow of the fluid is shut off. The fluid near the opening 39 of the discharge nozzle is subjected to the centrifugal pumping action (see the arrow in FIG. 2) by the thrust groove 38. The pressure near the opening 39 is negative pressure (atmospheric pressure or lower). Due to this effect, after shutting off, the fluid remaining inside the discharge nozzle 13 is sucked into the pump again. As a result, a fluid mass due to surface tension is not formed at the tip of the discharge nozzle, and stringing and dropping are eliminated.

【0052】さて、本発明の実施形態では、回転軸を例
えば僅か5〜10μm程度軸方向に移動させることによ
り、流体の吐出状態のON,OFFを自在に制御するこ
とができる。
In the embodiment of the present invention, ON and OFF of the discharge state of the fluid can be freely controlled by moving the rotation axis in the axial direction, for example, only about 5 to 10 μm.

【0053】本発明の実施形態のポイントを要約すれ
ば、スラスト溝によるシール圧力は、間隙δが小さくな
ると急激に増大するのに対して、ラジアル溝のポンピン
グ圧力は間隙δの変化に対して極めて鈍感である、とい
う点を利用している。
To summarize the points of the embodiment of the present invention, the sealing pressure by the thrust groove increases rapidly when the gap δ becomes small, whereas the pumping pressure of the radial groove changes extremely with the change of the gap δ. He takes advantage of his insensitivity.

【0054】なお、ラジアル溝、スラスト溝いずれも回
転側、固定側のどちらに形成してもよい。
Incidentally, both the radial groove and the thrust groove may be formed on either the rotating side or the fixed side.

【0055】また、微少粒子が含まれた接着材のような
粉流体を塗布する場合は、間隙δの最小値δminは微
少粒子径φdよりも大きく設定すればよい。すなわち、 δmin>φd ………(1) 同一の発生圧力に対して、より大きな間隙δを得るため
には、回転数を高くすれば良い。
When a powder fluid such as an adhesive containing fine particles is applied, the minimum value δmin of the gap δ may be set to be larger than the fine particle diameter φd. That is, δmin> φd (1) In order to obtain a larger gap δ for the same generated pressure, the rotational speed may be increased.

【0056】一例として、表1に、回転数N、流体の粘
性係数μ、シール用スラスト溝の溝深さhg、半径RO
及びRi、軸方向と直交する方向に対する溝角度α、溝
幅bg、隣接溝間のリッジの幅brの具体的な設定値を
示す。なお、ROはスラスト溝38の外径(すなわち図
3のスラスト溝38の円板の外径)であり、Riはスラ
スト溝38の内径(すなわち図3のスラスト溝38の円
板の内径)である。
As an example, Table 1 shows the rotation speed N, the viscosity coefficient μ of the fluid, the depth hg of the thrust groove for sealing, and the radius RO.
And Ri, specific setting values of the groove angle α with respect to the direction perpendicular to the axial direction, the groove width bg, and the width br of the ridge between adjacent grooves are shown. RO is the outer diameter of the thrust groove 38 (that is, the outer diameter of the disk of the thrust groove 38 in FIG. 3), and Ri is the inner diameter of the thrust groove 38 (that is, the inner diameter of the disk of the thrust groove 38 in FIG. 3). is there.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】さて、本実施形態では、軸方向駆動装置に
超磁歪素子を用いているが、微少流量を扱うポンプで
は、「非接触シール」を構成するための間隙δのストロ
ークは、大きくとも数十ミクロンのオーダでよく、超磁
歪素子、ピエゾ素子などの電磁歪素子のストロークの限
界は問題とならない。
In this embodiment, the giant magnetostrictive element is used for the axial driving device. However, in a pump handling a small flow rate, the stroke of the gap δ for forming the “non-contact seal” is at most a few. The order may be on the order of 10 microns, and the limit of the stroke of the magnetostrictive element such as the giant magnetostrictive element and the piezo element does not matter.

【0059】また、高粘度流体を吐出させる場合、ラジ
アル溝によるポンピング作用によって大きな吐出圧の発
生が予想される。この場合、第1のアクチェータ1には
高い流体圧に抗する大きな推力が要求されるため、数百
〜数千Nの力が容易に出せる電磁歪型アクチェータが好
ましい。電磁歪素子は、数MHz以上の周波数応答性を
持つているため、主軸を高い応答性で直線運動させるこ
とができる。そのため、高粘度流体の吐出量を高いレス
ポンスで高精度に制御できる。
When a high-viscosity fluid is discharged, a large discharge pressure is expected to be generated by the pumping action of the radial groove. In this case, since the first actuator 1 is required to have a large thrust against high fluid pressure, it is preferable to use an electromagnetic strain type actuator capable of easily producing a force of several hundred to several thousand N. Since the magnetostrictive element has a frequency response of several MHz or more, the main axis can be linearly moved with high response. Therefore, the discharge amount of the high-viscosity fluid can be controlled with high response and high accuracy.

【0060】また、軸方向駆動装置に超磁歪素子を用い
た場合、圧電素子を用いる場合と比べて、伝導ブラシも
省略できることから、モータ(回転装置の一例)の負荷
を軽減できると共に、全体構成が極めてシンプルとなる
ため、稼動部の慣性モーメントを極力小さくでき、ディ
スペンサーの細径化が可能である。
Further, when a giant magnetostrictive element is used for the axial driving device, the conductive brush can be omitted as compared with the case where a piezoelectric element is used, so that the load on the motor (an example of a rotating device) can be reduced and the overall structure can be reduced. Is extremely simple, the moment of inertia of the moving part can be minimized, and the diameter of the dispenser can be reduced.

【0061】次に、軸6とハウジング8間の間隙δを高
精度に制御する上記実施形態について図4と図5を用い
て説明する。
Next, the above embodiment for controlling the gap δ between the shaft 6 and the housing 8 with high accuracy will be described with reference to FIGS.

【0062】図4は制御構成を示すブロック図である。
33、34はそれぞれ180゜離れた位置に配置された
第1及び第2変位センサ(図1参照)である。109、
110はそれぞれ変位センサ33、34の出力を軸の軸
方向の位置を示すデータに変換するためのアンプであ
り、アンプ109とアンプ110から出力されるデータ
は加算器111により加算され、アンプ112により1
/2倍される。すなわち、アンプ112の出力はアンプ
109とアンプ110の出力の平均値となる。このと
き、2個の変位センサ33、34を使用するときは2個
のアンプ109とアンプ110の出力データを平均化す
るが、上記3個以上の変位センサを使用するときは3個
以上のアンプの出力データを平均化することになる。
FIG. 4 is a block diagram showing a control configuration.
Reference numerals 33 and 34 denote first and second displacement sensors (see FIG. 1) which are arranged at positions 180 ° apart from each other. 109,
Reference numeral 110 denotes an amplifier for converting the outputs of the displacement sensors 33 and 34 into data indicating the position of the shaft in the axial direction. The data output from the amplifiers 109 and 110 are added by the adder 111, 1
/ 2 times. That is, the output of the amplifier 112 is an average value of the outputs of the amplifiers 109 and 110. At this time, when two displacement sensors 33 and 34 are used, the output data of two amplifiers 109 and 110 are averaged, but when three or more displacement sensors are used, three or more amplifiers are used. Will be averaged.

【0063】100は軸6とハウジング8間の間隙δの
目標値を軸の軸方向の目標位置として出力する位置指令
発生手段であり、減算器101は位置指令発生手段10
0の出力値からアンプ112の出力値を減算し位置制御
器の一例としての位置制御アンプ102へ出力する。位
置制御アンプ102は減算器101の出力値に基づき、
予め設定しておいた演算式により電磁歪素子の目標駆動
信号の一例としての電磁歪素子に流す目標電流値を出力
する。その演算式の例としては、単に係数をかけるだけ
の比例制御や、比例制御に加えて、入力を積分する積分
制御や入力を微分する微分制御を加える場合もある。
Numeral 100 denotes a position command generating means for outputting a target value of the gap δ between the shaft 6 and the housing 8 as a target position in the axial direction of the shaft.
The output value of the amplifier 112 is subtracted from the output value of 0 and output to the position control amplifier 102 as an example of the position controller. The position control amplifier 102 is based on the output value of the subtractor 101,
A target current value to be supplied to the magnetostrictive element as an example of a target drive signal of the magnetostrictive element is output by a preset arithmetic expression. Examples of the arithmetic expression include a proportional control that simply multiplies a coefficient, and an integral control for integrating an input or a differential control for differentiating an input in addition to the proportional control.

【0064】105は、上記電磁歪素子の実駆動信号を
検出する駆動信号検出器の一例としての、電磁歪素子に
流れる実電流を検出する電流検出器であり、減算器10
3は位置制御アンプ102の出力から電流検出器105
の出力を減算し電流制御アンプ104へ出力する。電流
制御アンプ104は減算器103の出力がゼ口になるよ
うに電流を制御する。電流制御アンプ104は、上記実
駆動信号が上記目標駆動信号に等しくなるように駆動信
号を制御する駆動信号制御器の一例として機能する。
Reference numeral 105 denotes a current detector for detecting an actual current flowing through the electromagnetic distortion element, which is an example of a drive signal detector for detecting an actual drive signal of the electromagnetic distortion element.
Reference numeral 3 denotes a current detector 105 based on the output of the position control amplifier 102.
Is subtracted and output to the current control amplifier 104. The current control amplifier 104 controls the current so that the output of the subtractor 103 becomes zero. The current control amplifier 104 functions as an example of a drive signal controller that controls the drive signal so that the actual drive signal is equal to the target drive signal.

【0065】以上の構成により、軸6とハウジング8間
の間隙δが任意の値に制御される。
With the above configuration, the gap δ between the shaft 6 and the housing 8 is controlled to an arbitrary value.

【0066】図5は本実施形態の効果を説明する波形図
である。図1からもわかるように変位センサ33、34
は軸6とハウジング3,4,8間の間隙δを直接測定す
ることができないため、軸6から離れた位置に配置され
ている。従って、回転のぶれを測定してしまうため、第
1変位センサ33のアンプ109の出力と第2変位セン
サ34のアンプ110の出力は軸6の回転角度に対し、
図5に示すような波形になる。この振幅は本実施形態の
場合で10〜10数μm程度ある。従って、変位センサ
1個のみを使った場合、回転角度により、軸6が軸方向
に10〜10数μm程度動いてしまうことになる。本実
施形態では第1変位センサ33のアンプ109の出力と
第2変位センサ34のアンプ110の出力の平均をとる
ことにより、それぞれの変位センサ33,34の測定値
の変動をキャンセルすることができる。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining the effect of the present embodiment. As can be seen from FIG. 1, the displacement sensors 33, 34
Cannot be measured directly between the shaft 6 and the housings 3, 4 and 8, and is therefore located at a position distant from the shaft 6. Therefore, since the rotation deviation is measured, the output of the amplifier 109 of the first displacement sensor 33 and the output of the amplifier 110 of the second displacement sensor 34 are different from the rotation angle of the shaft 6.
The waveform is as shown in FIG. This amplitude is about 10 to several tens [mu] m in this embodiment. Therefore, when only one displacement sensor is used, the shaft 6 moves in the axial direction by about 10 to several tens μm depending on the rotation angle. In the present embodiment, by averaging the output of the amplifier 109 of the first displacement sensor 33 and the output of the amplifier 110 of the second displacement sensor 34, fluctuations in the measured values of the respective displacement sensors 33 and 34 can be canceled. .

【0067】上記実施形態にかかる流体吐出装置は、可
動端をフロント側としもう一方の固定端をリア側とする
第1のアクチェータ1の一例としての電磁歪素子と、上
記電磁歪素子を収納するハウジング3,4,8と、上記
電磁歪素子を上記ハウジング3,4,8に対して相対的
に回転自在かつ軸方向に移動可能に支持する支持装置の
一例としての磁界コイル21と上側及び下側の永久磁石
22,23と、上記電磁歪素子に回転を与える第2のア
クチェータ15の一例としての回転装置と、上記電磁歪
素子のフロント側に締結された軸6と、この軸6と上記
ハウジング8で形成されるポンプ室11と、ポンプ室1
1の外部を上記ポンプ室11と連絡する流体の吸入孔1
2及び吐出ノズル13と、上記ポンプ室11内に流入さ
れた上記流体を吐出ノズル側に圧送する圧送装置の一例
であるラジアル溝9と、上記ポンプ室11と上記吐出ノ
ズル13の間の流体抵抗の増減を図るために、上記電磁
歪素子の駆動によって上記軸6と上記ハウジング8間の
間隙δが変化させて上記流体の吐出量を制御する流体吐
出装置において、上記軸6と上記ハウジング8間の上記
間隙δを測定する2個の変位センサ33,34と、上記
2個の変位センサ33,34により測定される上記間隙
δの測定値の平均値を求め、上記平均値を上記軸6の軸
方向の実位置に変換する変換器(一例としてのアンプ1
09,110と加算器111とアンプ112より構成す
る。)と、上記軸6と上記ハウジング8間の上記間隙δ
の目標値を上記軸6の軸方向の目標位置として出力する
位置指令発生手段100と、上記目標位置と上記変換器
から出力される上記実位置との差に基づき上記電磁歪素
子に流す目標電流を出力する位置制御器の一例としての
位置制御アンプ102と、上記電磁歪素子に流れる実電
流を検出する電流検出器105と、上記実電流が上記目
標電流に等しくなるように電流を制御する電流制御器の
一例としての電流制御アンプ104とにより、上記軸6
と上記ハウジング8間の上記間隙δを制御できるように
構成したことを特徴とするものである。
The fluid discharge device according to the above-described embodiment houses the electromagnetic strain element as an example of the first actuator 1 having the movable end on the front side and the other fixed end on the rear side, and the above-described electromagnetic strain element. The housings 3, 4, 8 and a magnetic field coil 21 as an example of a supporting device for supporting the electrostrictive element relatively rotatably and axially movable with respect to the housings 3, 4, 8; Permanent magnets 22 and 23, a rotating device as an example of a second actuator 15 for rotating the electromagnetic distortion element, a shaft 6 fastened to the front side of the electromagnetic distortion element, A pump chamber 11 formed by the housing 8 and a pump chamber 1
1 is a fluid suction hole 1 communicating the outside of the pump chamber 11 with the pump chamber 11.
2, a discharge nozzle 13, a radial groove 9 which is an example of a pumping device for pumping the fluid flowing into the pump chamber 11 toward the discharge nozzle, and a fluid resistance between the pump chamber 11 and the discharge nozzle 13. In order to increase or decrease the amount of the fluid, a gap δ between the shaft 6 and the housing 8 is changed by driving the electromagnetic strain element to control the discharge amount of the fluid. And the average value of the measured values of the gap δ measured by the two displacement sensors 33 and 34 is determined. A converter that converts the actual position in the axial direction (the amplifier 1 as an example)
09, 110, an adder 111 and an amplifier 112. ) And the gap δ between the shaft 6 and the housing 8
Position command generating means 100 for outputting the target value of the shaft 6 as a target position in the axial direction of the shaft 6, and a target current flowing to the electromagnetic distortion element based on a difference between the target position and the actual position output from the converter. A position control amplifier 102 as an example of a position controller that outputs a current, a current detector 105 that detects an actual current flowing through the electromagnetic distortion element, and a current that controls the current so that the actual current becomes equal to the target current. With the current control amplifier 104 as an example of a controller,
And the gap 8 between the housing 8 and the housing 8 can be controlled.

【0068】すなわち、上記実施形態にかかる流体吐出
装置及び方法により、上記2個の変位センサ33,34
により測定される上記間隙δの測定値の平均値を求め、
上記平均値を上記軸6の軸方向の実位置に変換し、上記
軸6と上記ハウジング3,4,8間の上記間隙δの目標
値を上記軸6の軸方向の目標位置として出力し、上記目
標位置と上記変換された上記実位置との差に基づき上記
電磁歪素子に流す目標電流を出力し、上記電磁歪素子に
流れる実電流を検出し、上記実電流が上記目標電流に等
しくなるように電流を制御することにより、上記軸6と
上記ハウジング3,4,8間の上記間隙δを制御するよ
うにしているので、次の効果が得られる。すなわち、高
速吐出遮断と高速吐出開始ができ、粉体の圧搾破損によ
る流路の詰まり、流体の特性変化などのトラブルが発生
しないとともに、さらに以下示す特徴を、本実施形態の
ポンプは合わせ持つことができる。高粘度流体の高速
塗布ができる。超微小量を高精度で吐出できる。
That is, the two displacement sensors 33 and 34 are provided by the fluid discharge device and method according to the above embodiment.
Determine the average of the measured values of the gap δ measured by,
The average value is converted into an actual position in the axial direction of the shaft 6, and a target value of the gap δ between the shaft 6 and the housings 3, 4, 8 is output as a target position in the axial direction of the shaft 6, Based on the difference between the target position and the converted actual position, a target current flowing to the electromagnetic distortion element is output, and a real current flowing to the electromagnetic distortion element is detected, and the actual current becomes equal to the target current. Since the gap δ between the shaft 6 and the housings 3, 4, and 8 is controlled by controlling the current as described above, the following effects can be obtained. That is, high-speed discharge can be interrupted and high-speed discharge can be started, troubles such as clogging of the flow channel due to breakage of powder compression and changes in fluid characteristics do not occur, and the pump of the present embodiment further has the following features. Can be. High-speed application of high viscosity fluid is possible. Dispenses ultra-fine quantities with high precision.

【0069】従って、本実施形態を例えば表面実装の接
着剤塗布用のディスペンサーによる塗布、PDP、CR
Tディスプレイの蛍光体塗布、液晶パネルのシール材塗
布等に用いれば、その長所をいかんなく発揮でき、効果
は絶大なものがある。
Accordingly, this embodiment can be applied to, for example, application by a dispenser for applying an adhesive for surface mounting, PDP, CR, or the like.
If it is used for the application of a phosphor for a T display, the application of a sealing material for a liquid crystal panel, etc., the advantages can be fully exhibited, and the effect is enormous.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明を用いた流体吐出装置及び方法に
よれば、複数箇所で例えば2個の変位センサにより測定
される軸とハウジング間の間隙の測定値の平均値を求
め、上記平均値を上記軸の軸方向の実位置に変換し、上
記間隙の目標値を上記軸の軸方向の目標位置として出力
し、上記目標位置と上記変換された上記実位置との差に
基づき上記電磁歪素子の実駆動信号を出力し、上記電磁
歪素子の実駆動信号を検出し、上記実駆動信号が上記目
標駆動信号に等しくなるように駆動信号を制御すること
により、上記間隙を制御するようにしている。従って、
次の効果が得られる。
According to the fluid discharging apparatus and method using the present invention, the average value of the measured values of the gap between the shaft and the housing measured by, for example, two displacement sensors at a plurality of locations is determined. Is converted to an actual position in the axial direction of the shaft, the target value of the gap is output as a target position in the axial direction of the shaft, and the electromagnetic distortion is calculated based on the difference between the target position and the converted actual position. The gap is controlled by outputting an actual drive signal of the element, detecting an actual drive signal of the electromagnetic distortion element, and controlling the drive signal so that the actual drive signal is equal to the target drive signal. ing. Therefore,
The following effects can be obtained.

【0071】1.高速吐出遮断と高速吐出開始ができ
る。
1. High-speed discharge interruption and high-speed discharge start can be performed.

【0072】2.粉体の圧搾破損による流路の詰まり、
流体の特性変化などのトラブルが発生しない。
2. Clogging of flow path due to powder compression damage,
Troubles such as changes in fluid characteristics do not occur.

【0073】3.さらに以下示す特徴を、本発明のポン
プは合わせ持つことができる。
3. Further, the pump of the present invention can have the following features.

【0074】高粘度流体の高速塗布ができる。High-speed application of a high-viscosity fluid can be performed.

【0075】超微小量を高精度で吐出できる。Ultra-small quantities can be ejected with high precision.

【0076】本発明を例えば表面実装の接着剤塗布用の
ディスペンサーによる塗布、PDP、CRTディスプレ
イの蛍光体塗布、液晶パネルのシール材塗布等に用いれ
ば、その長所をいかんなく発揮でき、効果は絶大なもの
がある。
If the present invention is applied to, for example, application by a dispenser for applying an adhesive for surface mounting, application of a phosphor for a PDP or CRT display, application of a sealing material for a liquid crystal panel, etc., the advantages can be fully exhibited and the effect is remarkable. There is something.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態による流体吐出装置の具
体例であるディスペンサーを示す正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing a dispenser as a specific example of a fluid ejection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記実施形態の吐出部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a discharge section of the embodiment.

【図3】 本発明の原理を説明するグラフである。FIG. 3 is a graph illustrating the principle of the present invention.

【図4】 本発明の上記実施形態の制御構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a control configuration of the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の上記実施形態の効果を説明する波形
図である。
FIG. 5 is a waveform chart illustrating the effect of the embodiment of the present invention.

【図6】 従来例のエアーパルス方式を示す図である。FIG. 6 is a view showing a conventional air pulse method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1のアクチェータ、2…中心軸、3…ハウジン
グ、4…ハウジング、5…フロント側主軸、5a…凹
部、6…ピストン(軸)、7…ボルト、8…シリンダ、
9…ラジアル溝、10…流体シール、11…ポンプ室、
12…吸入孔、13…吐出ノズル、14…吐出部、15
…第2のアクチェータ、16…モータロータ、17…リ
ア側主軸、18…モータステータ、19…ハウジング、
20…超磁歪ロッド、21…磁界コイル、22…上側の
永久磁石、23…下側の永久磁石、24…リア側ヨー
ク、25…ヨーク材、26…軸受、27…リア側のハウ
ジング、28…バイアスバネ、29…軸受スリーブ、3
0…軸受、31…回転伝達キー、32…エンコーダ、3
3…第1変位センサー、34…第2変位センサー、35
…ピストンの吐出側端面、36…吐出プレート、37…
対向面、38…シール用スラスト溝、39…開口部、1
00…位置指令発生手段、101…減算器、102…位
置制御アンプ、103…減算器、104…電流制御アン
プ、105…電流検出器、109,110…アンプ、1
11…加算器、112…アンプ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st actuator, 2 ... Center axis, 3 ... Housing, 4 ... Housing, 5 ... Front side main shaft, 5a ... Depression, 6 ... Piston (shaft), 7 ... Bolt, 8 ... Cylinder,
9: radial groove, 10: fluid seal, 11: pump chamber,
12: suction hole, 13: discharge nozzle, 14: discharge part, 15
... second actuator, 16 ... motor rotor, 17 ... rear spindle, 18 ... motor stator, 19 ... housing,
Reference numeral 20: giant magnetostrictive rod, 21: magnetic field coil, 22: upper permanent magnet, 23: lower permanent magnet, 24: rear yoke, 25: yoke material, 26: bearing, 27: rear housing, 28: Bias spring, 29 ... bearing sleeve, 3
0: bearing, 31: rotation transmission key, 32: encoder, 3
3. First displacement sensor, 34 Second displacement sensor, 35
... end face of piston on the discharge side, 36 ... discharge plate, 37 ...
Opposing surface, 38: thrust groove for sealing, 39: opening, 1
00: position command generating means, 101: subtractor, 102: position control amplifier, 103: subtractor, 104: current control amplifier, 105: current detector, 109, 110: amplifier, 1
11: adder, 112: amplifier.

フロントページの続き (72)発明者 丸山 照雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山内 大 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4D075 AC56 AC92 AC94 AC99 CA48 DA06 DB01 DC18 DC21 EA35 4F035 AA04 BA21 BB03 BB05 BC01 4F041 AA01 AB01 BA01 Continued on the front page (72) Inventor Teruo Maruyama 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 4D075 AC56 AC92 AC94 AC99 CA48 DA06 DB01 DC18 DC21 EA35 4F035 AA04 BA21 BB03 BB05 BC01 4F041 AA01 AB01 BA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方を可動端としもう一方を固定端とす
る電磁歪素子と、上記電磁歪素子を収納するハウジング
と、上記電磁歪素子を上記ハウジングに対して相対的に
回転自在かつ軸方向に移動可能に支持する支持装置と、
上記電磁歪素子に回転を与える回転装置と、上記電磁歪
素子の可動端側に締結された軸と、この軸と上記ハウジ
ングで形成されるポンプ室と、このポンプ室の外部と上
記ポンプ室と連通させる流体の吸入孔及び吐出口と、上
記ポンプ室内に流入された上記流体を吐出口側に圧送す
る圧送装置と、上記ポンプ室と上記吐出口の間の流体抵
抗の増減を図るために、上記電磁歪素子の駆動によって
上記軸と上記ハウジング間の間隙を変化させて上記流体
の吐出量を制御する流体吐出装置において、 上記軸と上記ハウジング間の上記間隙を測定する複数個
の変位センサと、 上記複数個の変位センサにより測定される上記間隙の測
定値の平均値を求め、上記平均値を上記軸の軸方向の実
位置に変換する変換器と、 上記軸と上記ハウジング間の上記間隙の目標値を上記軸
の軸方向の目標位置として出力する位置指令発生手段
と、 上記目標位置と上記変換器から出力される上記実位置と
の差に基づき上記電磁歪素子の目標駆動信号を出力する
位置制御器と、 上記電磁歪素子の実駆動信号を検出する駆動信号検出器
と、 上記実駆動信号が上記目標駆動信号に等しくなるように
駆動信号を制御する駆動信号制御器とにより、上記軸と
上記ハウジング間の上記間隙を制御できるように構成し
たことを特徴とする流体吐出装置。
1. An electrostrictive element having one movable end and the other fixed end, a housing for accommodating said electrostrictive element, and said electrostrictive element being rotatable and axially movable relative to said housing. A supporting device movably supporting the
A rotating device that applies rotation to the electromagnetic strain element, a shaft fastened to the movable end side of the electromagnetic strain element, a pump chamber formed by the shaft and the housing, and an outside of the pump chamber and the pump chamber. A suction port and a discharge port of the fluid to be communicated, a pumping device for pumping the fluid flowing into the pump chamber to a discharge port side, and a fluid resistance between the pump chamber and the discharge port to increase or decrease. A fluid ejection device that controls a discharge amount of the fluid by changing a gap between the shaft and the housing by driving the electromagnetic strain element, a plurality of displacement sensors that measure the gap between the shaft and the housing. A converter for determining an average value of the measured values of the gaps measured by the plurality of displacement sensors, and converting the average value to an actual position in the axial direction of the shaft; and the gap between the shaft and the housing. Position command generating means for outputting a target value as a target position in the axial direction of the axis; and outputting a target drive signal for the electromagnetic distortion element based on a difference between the target position and the actual position output from the converter. A position controller; a drive signal detector that detects an actual drive signal of the electromagnetic distortion element; and a drive signal controller that controls a drive signal so that the actual drive signal is equal to the target drive signal. A fluid discharge device configured to control the gap between the housing and the housing.
【請求項2】 上記変換器は、上記複数個の変位センサ
の出力を上記軸の軸方向の位置を示すデータに変換する
上記変位センサと同じ個数のアンプと、上記複数個のア
ンプから出力されるデータを加算する加算器と、上記加
算器からの出力を1/(上記アンプの個数)倍にして上
記複数個のアンプの出力の平均値を出力するアンプとよ
り構成される請求項1に記載の流体吐出装置。
2. The converter according to claim 1, wherein said converter converts the outputs of said plurality of displacement sensors into data indicating the axial position of said shaft, and outputs the same number of amplifiers as said displacement sensors. 2. An adder for adding data to a plurality of amplifiers, and an amplifier for multiplying an output from the adder by 1 / (the number of the amplifiers) and outputting an average value of outputs of the plurality of amplifiers. The fluid ejection device according to claim 1.
【請求項3】 軸が締結された側を可動端としもう一方
を固定端とする電磁歪素子を、上記電磁歪素子を収納す
るハウジングに対して相対的に回転しかつ軸方向に移動
することにより、上記軸と上記ハウジングで形成される
ポンプ室の外部と上記ポンプ室と連通させる流体の吐出
口側に、上記ポンプ室内に流入された上記流体を圧送
し、上記ポンプ室と上記吐出口の間の流体抵抗の増減を
図るために、上記電磁歪素子の駆動によって上記軸と上
記ハウジング間の間隙を変化させて上記流体の吐出量を
制御する流体吐出方法において、 上記軸と上記ハウジング間の上記間隙を複数個の変位セ
ンサにより測定し、 上記複数個の変位センサにより測定される上記間隙の測
定値の平均値を求め、上記平均値を上記軸の軸方向の実
位置に変換し、 上記軸と上記ハウジング間の上記間隙の目標値を上記軸
の軸方向の目標位置として出力し、 上記目標位置と上記変換された上記実位置との差に基づ
き上記電磁歪素子の目標駆動信号を出力し、 上記電磁歪素子の実駆動信号を検出し、 上記実駆動信号が上記目標駆動信号に等しくなるように
駆動信号を制御することにより、上記軸と上記ハウジン
グ間の上記間隙を制御するようにしたことを特徴とする
流体吐出方法。
3. An electrostrictive element having a movable end on the side to which the shaft is fastened and a fixed end on the other side is rotated relative to a housing for accommodating the electrostrictive element and moved in the axial direction. By pumping the fluid flowing into the pump chamber to the outside of the pump chamber formed by the shaft and the housing and to the discharge port side of the fluid that communicates with the pump chamber, the pump chamber and the discharge port In order to increase or decrease the fluid resistance between, in the fluid discharge method of controlling the discharge amount of the fluid by changing the gap between the shaft and the housing by driving the electromagnetic distortion element, The gap is measured by a plurality of displacement sensors, an average value of the measured values of the gap measured by the plurality of displacement sensors is obtained, and the average value is converted to an actual position in the axial direction of the axis. axis And outputting a target value of the gap between the housings as a target position in the axial direction of the shaft, and outputting a target drive signal of the electromagnetic distortion element based on a difference between the target position and the converted actual position. The gap between the shaft and the housing is controlled by detecting an actual drive signal of the electromagnetic distortion element and controlling the drive signal so that the actual drive signal is equal to the target drive signal. A fluid discharging method characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 上記複数個の変位センサにより測定され
る上記間隙の測定値の平均値を求め、上記平均値を上記
軸の軸方向の実位置に変換するとき、上記複数個の変位
センサの出力を上記軸の軸方向の位置を示すデータに上
記変位センサと同じ個数のアンプにより変換し、上記複
数個のアンプから出力されるデータを加算し、上記加算
された値を1/上記アンプの個数倍にして上記複数個の
アンプの出力の平均値を出力するようにした請求項3に
記載の流体吐出方法。
4. An average value of the measured values of the gaps measured by the plurality of displacement sensors, and converting the average value to an actual position in the axial direction of the shaft, comprises: The output is converted to data indicating the axial position of the shaft by the same number of amplifiers as the displacement sensor, data output from the plurality of amplifiers is added, and the added value is 1 / the value of the amplifier. 4. The fluid discharging method according to claim 3, wherein an average value of outputs of the plurality of amplifiers is output by multiplying the number.
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