JP2003260397A - Apparatus and method of discharging fluid - Google Patents

Apparatus and method of discharging fluid

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JP2003260397A
JP2003260397A JP2002068094A JP2002068094A JP2003260397A JP 2003260397 A JP2003260397 A JP 2003260397A JP 2002068094 A JP2002068094 A JP 2002068094A JP 2002068094 A JP2002068094 A JP 2002068094A JP 2003260397 A JP2003260397 A JP 2003260397A
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JP
Japan
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piston shaft
fluid
discharge
piston
gap
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Application number
JP2002068094A
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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
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems that the high speed shut-down and start-up of the discharge of a fluid are impossible, the flow passage is clogged by the compression breaking of a powdery fluid and the characteristics of the powdery fluid is changed in a conventional liquid discharge apparatus. <P>SOLUTION: The fluid discharge apparatus and method by which the high speed shut-down and start-up of the discharge of the fluid are enabled and the clogging of the flow passage by the compression breaking of the powdery fluid and the change of the characteristics of the liquid are prevented is realized by rotating a piston shaft 6 to measure the distance (δ) between a discharge side end face 35 which is a reference surface of the piston shaft 6 and a surface 37 opposite to a cylinder and a rotation angle of the piston shaft 6, storing the relation between the distance (δ) and the rotation angle, calculating the correction value of the distance (δ) to the rotation angle and adjusting the distance (δ) between the piston shaft 6 and the cylinder based on the correction value to control the distance (δ) to a desired value. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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おいて、接着剤、クリー
ムハンダ、グリース、ペイント、ホットメルト、などの
各種液体を定量に吐出・遮断するための、あるいは、C
RT、PDPなどのディスプレイ面の蛍光体材料等を均
一かつ高精度に吐出・遮断するための流体吐出装置およ
び流体吐出方法に関するものである。あるいは、薬品、
食品に用いられる液体を定量に吐出・遮断する流体吐出
装置および流体吐出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is intended for quantitatively discharging / blocking various liquids such as adhesives, cream solders, greases, paints, hot melts, etc. in the production process in the fields of electronic parts, home appliances and the like. Or C
The present invention relates to a fluid ejecting apparatus and a fluid ejecting method for uniformly and highly accurately ejecting and blocking a phosphor material or the like on a display surface such as an RT and a PDP. Or medicine,
The present invention relates to a fluid ejection device and a fluid ejection method for ejecting / blocking a liquid used in 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求
される様になっている。
2. Description of the Related Art Liquid ejecting devices (dispensers) have been used in various fields, but with the recent needs for miniaturization and high recording density of electronic parts, a small amount of fluid material can be used with high accuracy. In addition, there is a demand for a technique for stable discharge control.

【0003】たとえば表面実装(Surface Mo
unt Technology)の分野を例にとれば、
実装の高速化、微少化、高密度化、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回の吐出量の微少化、 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, surface mounting (Surface Mo)
For example, in the field of unt Technology,
In the trend of high-speed mounting, miniaturization, high density, high quality, and unmanned, the problems of the dispenser can be summarized as follows. High accuracy of discharge amount, miniaturization of discharge amount once, and discharge time That is, it is possible to cut off and start high-speed discharge, and to cope with highly viscous powder fluid.

【0004】従来、微少流量の液体を吐出させるため
に、エアーパルス方式、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。これらのディスペンサーのうち、エアーパルス方
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。
Conventionally, dispensers of air pulse type, screw groove type, micropump type using an electromagnetic strain element, etc. have been put to practical use in order to discharge a minute flow rate of liquid. Among these dispensers, an air pulse type dispenser is widely used, and the technique is introduced, for example, in “Automation Technology '93 .25 Vol. 7”.

【0005】図6に示すようなエアーパルス方式による
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内の空気202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。
An air pulse type dispenser as shown in FIG. 6 applies a fixed amount of air supplied from a constant pressure source to the container 200 (cylinder) in a pulsed manner to increase the pressure of the air 202 in the cylinder 200. Is ejected from the nozzle 201.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エアー
パルス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 it has poor responsiveness.

【0007】この欠点は、シリンダ200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によるものである。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、き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なければな
らない。
This drawback is due to the compressibility of the air 202 contained in the cylinder 200 and the nozzle resistance when passing the air pulse through the narrow gap. That is, in the case of the air pulse system, the cylinder volume: C,
Nozzle resistance: R, time constant of fluid circuit determined by: T = RC
Is large, it is necessary to allow for a time delay of, for example, about 0.07 to 0.1 seconds after the input pulse is applied to start ejection.

【0008】上記エアーパルス方式のディスペンサーの
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 solve the drawbacks of the air pulse type dispenser, a needle valve is provided at the inlet of the discharge nozzle, and a small-diameter spool constituting the needle valve is moved at high speed in the axial direction. A dispenser that opens and closes the discharge port has been put into 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
入した接着剤、導電性ペースト、あるいは蛍光体等の塗
布への適用は困難な場合が多い。
In this case, however, when the fluid is shut off, the gap between the members that move relative to each other becomes zero, and the powder having an average particle diameter of several microns to several tens of microns is mechanically pressed and destroyed. Due to various problems that occur as a result, it is often difficult to apply it to the application of an adhesive agent, a conductive paste, a phosphor, or the like in which powder is mixed.

【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、OFF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。
For the same purpose, a screw groove type dispenser which is a viscous pump has already been put into practical use. In the case of the thread groove type, it is possible to select a pump characteristic that does not easily depend on the nozzle resistance. Therefore, continuous coating can obtain a preferable result, but intermittent coating is not good because of the characteristics of a viscous pump. Therefore, in the conventional thread groove type, (1) an electromagnetic clutch is interposed between the motor and the pump shaft to connect or disconnect the electromagnetic clutch when the discharge is turned on or off. Alternatively, (2) a DC servo motor is used to start or stop the rapid rotation.

【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, in any of the above cases, the responsiveness is determined by the time constant of the mechanical system, so there are restrictions on high-speed intermittent operation. 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。
Further, since there are many uncertain factors in the rotational characteristics during the transient response of the pump shaft (at the time of starting and stopping the rotation), it is difficult to strictly control the flow rate, and the coating accuracy is limited.

【0013】そこで、微少流量の流体を供給することを
目的として、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、吸入弁が用いられている。
Therefore, a micropump using a piezoelectric element has been developed for the purpose of supplying a minute amount of fluid. For this micropump, a mechanical passive discharge valve and suction valve are usually used.

【0014】しかし、こ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
上記圧電素子を用いたポンプでは、流動性の悪い、数十
〜数百Pa・s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 composed of a spring and a ball, and in a pump using the above-mentioned piezoelectric element that opens and closes the discharge valve and the suction valve by a pressure difference, the fluidity is poor, and several tens to several hundreds of Pa · s. It is extremely difficult to intermittently discharge the highly viscous rheological fluid with high flow rate and high speed (0.1 seconds or less).

【0015】さて、しかし、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工程の分野においては、微細
塗布技術にたいして、次のような要望が高まっている。
However, in the field of circuit formation, which is becoming increasingly precise and ultra-fine in recent years, or in the formation of electrodes and ribs for video tubes such as PDPs and CRTs, coating of sealing materials for liquid crystal panels, and manufacturing processes for optical disks and the like. In the field, the following demands are increasing for fine coating technology.

【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秒のオーダで流量制御できる
ことが理想である。
After the continuous coating, the coating should be stopped quickly, and the continuous coating should be able to start rapidly after a short time. For that purpose, it is ideal that the flow rate can be controlled on the order of 0.01 seconds, for example.

【0017】粉流体に対応できること。例えば流路の
機械的な遮断により、粉体の圧搾、破損、流路のつまり
などのトラブルが無いこと。
Capable of handling powdered fluids. For example, there should be no troubles such as powder squeezing, breakage, or flow path clogging due to mechanical blockage of the flow path.

【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
転運動をそれぞれ独立したアクチェータにより与えると
共に、回転運動により流体の輸送手段を与え、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手段、「流体供給装置及び流
体供給方法」を特願2000−188899号にて出願
中である。
In order to meet various demands in recent years relating to the minute flow rate application of the above-mentioned high-viscosity fluid / powder fluid, the present inventors have made a relative linear motion and a rotary motion between the piston and the cylinder, respectively. In addition to being provided by an independent actuator, a fluid transport means is provided by a rotary motion, and a linear movement is used to change the relative gap between the fixed side and the rotary side to control the discharge amount of the fluid. And fluid supply method "is being applied for in Japanese Patent Application No. 2000-188899.

【0019】本発明は、上記出願をさらに改良するもの
で、軸とシリンダ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を目的としたもので
ある。
The present invention is a further improvement of the above-mentioned application, and a fluid ejecting apparatus and a fluid ejecting method capable of controlling the clearance between the shaft and the cylinder with high accuracy and the fluid ejection amount with higher accuracy. The purpose 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、本発明の流体吐出装置は、ピストン軸のピストン軸
方向の位置を検出する変位センサーと、前記ピストン軸
の回転角度を検出する角度検出器と、前記変位センサー
により検出する信号と前記角度検出器により検出する信
号の関係を記憶し前記ピストン軸の回転角度に対応する
ピストン軸方向の位置の補正量信号を出力する補正量記
憶発生手段と、前記変位センサーの検出信号から前記補
正量記憶発生手段から出力した補正量信号を減算し前記
ピストン軸の実位置信号を出力する実位置信号発生手段
と、前記間隙の目標値から前記ピストン軸のピストン軸
方向の目標値信号を出力する位置指令発生手段と、前記
目標値信号と前記実位置信号の差から前記ピストン軸方
向駆動手段の目標駆動信号を出力する位置制御手段と、
前記ピストン軸方向駆動手段の実駆動信号を検出する駆
動信号検出手段と、前記実駆動信号が前記目標駆動信号
に等しくなるように駆動信号を制御する駆動信号制御手
段とにより構成し、前記間隙を制御することを特徴とす
る。また、軸方向駆動手段は電磁歪素子であってもよ
い。
In order to achieve the above object, a fluid discharge device of the present invention comprises a displacement sensor for detecting the position of the piston shaft in the direction of the piston axis, and an angle for detecting the rotation angle of the piston shaft. A detector, a correction amount memory generation that stores a relationship between a signal detected by the displacement sensor and a signal detected by the angle detector and outputs a correction amount signal of a position in the piston axis direction corresponding to the rotation angle of the piston shaft. Means, the actual position signal generating means for subtracting the correction amount signal output from the correction amount storage generating means from the detection signal of the displacement sensor and outputting the actual position signal of the piston shaft, and the piston based on the target value of the gap. Position command generating means for outputting a target value signal in the piston axis direction of the shaft, and the target of the piston axis direction driving means from the difference between the target value signal and the actual position signal. And position control means for outputting a motion signal,
The gap is constituted by drive signal detection means for detecting the actual drive signal of the piston axial direction drive means and drive signal control means for controlling the drive signal so that the actual drive signal becomes equal to the target drive signal. It is characterized by controlling. Further, the axial driving means may be an electromagnetic strain element.

【0021】さらに、本発明の流体吐出方法は、ピスト
ン軸を回転させ、ピストン軸の吐出側端面とシリンダ間
の吐出側端面との間隙と前記ピストン軸の回転角度とを
測定し、前記回転角度に対する前記間隙の関係を記憶
し、前記関係から前記ピストン軸の回転角度における前
記間隙の補正量を計算し、前記補正量に基づき前記ピス
トン軸と前記シリンダ間の間隙を調節し、前記間隙を所
望の値にすることを特徴とする。
Further, in the fluid discharge method of the present invention, the piston shaft is rotated, the gap between the discharge side end face of the piston shaft and the discharge side end face between the cylinders and the rotation angle of the piston shaft are measured, and the rotation angle is determined. Is stored, the correction amount of the gap at the rotation angle of the piston shaft is calculated from the relation, and the gap between the piston shaft and the cylinder is adjusted based on the correction amount to obtain the desired gap. Is set to a value of.

【0022】本発明により流体吐出装置の流体吐出量を
正確に制御することができ、粉流体の圧搾破損による流
路の詰まりや流体の特性変化のない流体吐出装置及び方
法が可能になる。
According to the present invention, the fluid discharge amount of the fluid discharge device can be accurately controlled, and the fluid discharge device and method can be realized in which the flow path is not clogged due to the crushing damage of the powder fluid and the characteristic of the fluid is not changed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の流体吐出装置およ
び流体吐出方法を電子部品の表面実装用ディスペンサー
に適用した実施の形態について、図1〜図5を用いて説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments in which the fluid ejecting apparatus and the fluid ejecting method of the present invention are applied to a surface mounting dispenser for electronic parts will be described below with reference to FIGS.

【0024】図1において、1は軸方向駆動手段である
第一のアクチェータ(電磁歪素子)であり、具体的に
は、高粘度流体を高速で間欠的に微少量かつ高精度に供
給するために、高い位置きめ精度が得られ、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、超磁歪素子の
可動端をフロント側(図1下方)とし、超磁歪素子のも
う一方の固定側をリア側(図1上方)とする。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a first actuator (electromagnetic strain element) which is an axial driving means, and more specifically, it supplies a high viscosity fluid at high speed intermittently in a minute amount and with high accuracy. In addition, a giant magnetostrictive element is used which has high positioning accuracy, high responsiveness, and large load. In the following description, the movable end of the giant magnetostrictive element is the front side (lower side in FIG. 1) and the other fixed side of the giant magnetostrictive element is the rear side (upper side in FIG. 1).

【0025】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。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て、ハウジング
4の下端に固定されたシリンダ8に収納したピストン
軸、11はピストン軸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、1
0はピストン軸6の上端部近傍とシリンダ8との間に配
置した流体シールである。
Reference numeral 2 is a central shaft driven by the first actuator 1. The first actuator 1 is housed in the housing 3. A front side main shaft 5, which is concentrically connected to the lower end of the central shaft 2, is supported by a housing 4 fixed to the lower end of the housing 3 so as to be rotatable and capable of slightly moving in the axial direction. A piston shaft 6 is detachably attached to the front main shaft 5 and a plurality of bolts 7, and is housed in a cylinder 8 fixed to the lower end of the housing 4, and 11 is formed on the relative moving surface of the piston shaft 6 and the cylinder 8. Radial groove for pumping the fluid to the discharge side, 1
Reference numeral 0 denotes a fluid seal arranged between the upper end of the piston shaft 6 and the cylinder 8.

【0026】このピストン軸6とシリンダ8の間で、ラ
ジアル溝11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9を形成している。
ピストン軸6と、シリンダ8と、ポンプ室9と、ラジア
ル溝11とで流体圧送手段を構成している。13はシリ
ンダ8の下端部に装着した吐出ノズルであり、14はこ
の吐出ノズル13を含む吐出部である(詳細は後述す
る)。
A pump chamber 9 is formed between the piston shaft 6 and the cylinder 8 to obtain a pumping action by the relative rotation of the radial groove 11 and its opposing surface.
The piston shaft 6, the cylinder 8, the pump chamber 9, and the radial groove 11 constitute a fluid pressure feeding means. Reference numeral 13 is a discharge nozzle attached to the lower end of the cylinder 8, and 14 is a discharge portion including the discharge nozzle 13 (details will be described later).

【0027】15は第2のアクチェータであり、ピスト
ン軸6とシリンダ8の間に相対的な回転運動を与える回
転手段であるモータ。モータロータ16はリア側主軸1
7に固着され、またモータステータ18はハウジング1
9に収納されている。リア側主軸17は中心軸2の上端
に一体的でかつ同心に連結されている。
Reference numeral 15 is a second actuator, which is a motor which is a rotating means for providing a relative rotational movement between the piston shaft 6 and the cylinder 8. The motor rotor 16 is the rear side spindle 1.
7 and the motor stator 18 is fixed to the housing 1
It is stored in 9. The rear main shaft 17 is integrally and concentrically connected to the upper end of the central shaft 2.

【0028】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。フロント側主軸5は、磁気回路のヨーク材とし
ての機能も兼ねており、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 is a cylindrical giant magnetostrictive rod composed of giant magnetostrictive elements, and 21 is 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, and are arranged so as to support and hold 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 enhance the operating point of the magnetic field, and 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 side yoke of a magnetic circuit which is arranged on the rear side of the giant magnetostrictive rod 20 and which is integrated with the rear side main shaft 17. The front-side main shaft 5 also functions as a yoke material of the magnetic circuit, and is arranged on the front side of the giant magnetostrictive rod 20. Reference numeral 25 denotes a cylindrical yoke member arranged on the outer peripheral portion of the magnetic field coil 21.

【0029】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と、上側及
び下側の永久磁石22、23と、磁界コイル21によ
り、磁界コイル21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。
Therefore, the circuit from the giant magnetostrictive rod 20 to the giant magnetostrictive rod 20 through the upper permanent magnet 22, the rear yoke 24, the yoke material 25, the front main shaft 5, the lower permanent magnet 23, to the giant magnetostrictive rod 20 again. A closed loop magnetic circuit that controls expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 20 is formed. The central axis 2 is made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic circuit. That is, the giant magnetostrictive rod 20, the upper and lower permanent magnets 22 and 23, and the magnetic field coil 21 can control the axial expansion and contraction of the giant magnetostrictive rod 20 by the current applied to the magnetic field coil 21 (that is, 1) constitutes an actuator 1).

【0030】超磁歪材料は希土類元素と鉄の合金であ
り、たとえば、bFe2,DyFe2,SmFe2などが
知られており、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.

【0031】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 side main shaft 17 is supported by the bearing 26 at the lower end of the housing 19 and at the rear side (upper end) of the housing 3.
It is rotatably supported by a rear housing 27 fixed to the.

【0032】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も同様にハウジング4に対して、軸受30によ
ってハウジング4と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
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. Similarly, the bearing sleeve 29 is rotatably supported on the housing 4 by a bearing 30. Due to the axial load applied from the bias spring 28, the giant magnetostrictive rod 20 is gripped in such a manner that it is pressed by the upper and lower members, that is, the front main spindle 5 and the rear yoke 24, via the upper and lower bias permanent magnets 22 and 23. Has been done. As a result, the compressive stress is always applied to the giant magnetostrictive rod 20 in the axial direction, so that the defect of the giant magnetostrictive element, which is weak against tensile stress, is eliminated when repeated stress is generated.

【0033】ピストン軸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されている。
The front main shaft 5 integrated with the piston shaft 6 is accommodated in a bearing sleeve 29 regulated by a bearing 30 so as to be movable in the axial direction.

【0034】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、フロント側主軸5に回
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内に嵌合されている。
The rotational power of the central shaft 2 transmitted from the motor 15 is transmitted to the front main spindle 5 by a rotation transmission key 31 provided between the central shaft 2 and the front main spindle 5. This rotation transmission key 31 has a rectangular cross-sectional shape that transmits rotational power to the front-side main shaft 5 but is free in the axial direction, and has a recess 5a having substantially the same cross-sectional shape of the front-side main shaft 5. Is fitted inside.

【0035】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 structure, the rotational power of the motor 15 is transmitted only to the central shaft 2 and the front side 5, and no torsion torque is generated in the giant magnetostrictive element which is a brittle material.

【0036】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(角度検出器)である。
Reference numeral 32 is a motor 1 which is a second actuator.
5 is an encoder (angle detector) for detecting the rotational position information of the rear side main shaft 17 arranged on the upper part of FIG.

【0037】また、33はフロント側主軸5(およびピ
ストン軸6)の軸方向変位を検出するための変位センサ
ーである。
Reference numeral 33 is a displacement sensor for detecting the axial displacement of the front side main shaft 5 (and the piston shaft 6).

【0038】上記構成により、本実施の形態の流体吐出
装置では、ポンプのピストン軸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 structure, in the fluid discharge device according to the present embodiment, the piston shaft 6 of the pump can simultaneously and independently control the rotational movement and the linear movement of the minute displacement.

【0039】さらに、本実施の形態では、第1のアクチ
ェータ1に超磁歪素子を用いるために、超磁歪ロッド2
0(及びピストン軸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。
Further, in the present embodiment, since the giant magnetostrictive element is used for the first actuator 1, the giant magnetostrictive rod 2 is used.
Power for linearly moving 0 (and the piston shaft 6) can be applied from the outside in a non-contact manner.

【0040】超磁歪素子に加えた入力電流と変位は比例
するため、変位センサーなしのオープンループ制御で
も、ピストン軸6の軸方向位置決め制御は可能である。
しかし、本実施の形態のような位置検出装置すなわち変
位センサー33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制御ができる。
Since the input current applied to the giant magnetostrictive element is proportional to the displacement, the axial positioning control of the piston shaft 6 is possible even by open loop control without a displacement sensor.
However, if the position detecting device as in this embodiment, that is, the displacement sensor 33 is provided and feedback control is performed,
Since the hysteresis characteristic of the giant magnetostrictive element can be improved, positioning control with higher accuracy can be performed.

【0041】さて本実施の形態では、ピストン軸6の軸
方向位置決め機能を用いて、ピストン軸6の定常回転状
態を保ったままで、ピストン軸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、吸入口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。
In the present embodiment, the axial positioning function of the piston shaft 6 is used to set the size of the clearance between the discharge side thrust end face of the piston shaft 6 and the piston shaft 6 in a steady rotation state. Can be controlled. By using this function, the powder fluid can be blocked / opened in a mechanically non-contact state in any section of the flow passage from the suction port 12 to the discharge nozzle 13.

【0042】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。図2において、35はピストン軸
6の吐出側端面、36はシリンダ8の構成要素であり、
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。このピストン軸6の吐出側端面35とその対向面3
7の相対移動面にシール用スラスト溝が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。開口部3
9は吐出口である。
The principle will be described with reference to FIG. 2, which is a detailed view of the discharge section 14. In FIG. 2, 35 is an end face of the piston shaft 6 on the discharge side, 36 is a component of the cylinder 8,
The discharge plate is fastened to the discharge-side end surface of the cylinder 8. The discharge side end surface 35 of the piston shaft 6 and the facing surface 3
A thrust thrust groove 38 is formed on the relative moving surface of 7. An opening 39 of the discharge nozzle 13 is formed in the center of the facing surface 37 of the discharge side end surface 35. Opening 3
Reference numeral 9 is a discharge port.

【0043】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流
体の圧送手段である。
The radial groove 11 which has already been described with reference to FIG. 1 is a known one known as a spiral groove dynamic pressure bearing, and is a fluid pumping means also used as a screw groove pump.

【0044】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。ここ
で、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. Here, 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.

【0045】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 characteristic of the seal pressure Ps with respect to the gap δ when the spiral groove type thrust groove is used under the conditions of the following Table 1. 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 the radial groove can be selected in a wide range by selecting the radial gap, the groove depth and the groove angle, like the thrust groove. However, qualitatively, the pumping pressure Pr of the radial groove does not depend on the size of the air gap at the shaft tip (that is, the size of the gap δ).

【0046】さて、シール用スラスト溝の間隙∂が十分
大きいとき、たとえば間隙δ=15μmのとき、発生シ
ール圧力は小さく、Ps<1Paである。
When the gap ∂ of the thrust groove for sealing is sufficiently large, for example, when the gap δ = 15 μm, the generated seal pressure is small and Ps <1 Pa.

【0047】ピストン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<10.0μ
mになると、シール圧力Ps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。
With the piston shaft kept rotating, the end face of the rotating shaft is brought closer to the facing surface on the fixed side. Gap δ <10.0μ
At m, the seal pressure Ps becomes larger than the pumping pressure Pr of the radial groove, and the outflow of fluid to the discharge port side is blocked.

【0048】この流体の流出が遮断された状態を図2に
示している。図2において、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の平行方向矢印参照)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 this fluid is blocked. In FIG. 2, the fluid in the vicinity of the opening 39 of the discharge nozzle is subjected to centrifugal pumping action (see parallel arrow in FIG. 2) by the thrust groove 38, so that the vicinity of the opening 39 is negative pressure (atmospheric pressure). Below). Due to this effect, the fluid remaining inside the discharge nozzle 13 after being blocked is again sucked into the pump. As a result, no fluid lump is formed due to surface tension at the tip of the discharge nozzle, and stringing and drooping are eliminated.

【0049】さて、本発明の実施の形態では、回転軸
(ピストン軸)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, the fluid discharge state is turned on and off by moving the rotary shaft (piston shaft) in the axial direction by, for example, only about 5 to 10 μm.
Can be controlled freely.

【0050】本発明の実施の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。
In summary of the points of the embodiment of the present invention, the sealing pressure due to the thrust groove rapidly increases as the gap δ becomes smaller, whereas the pumping pressure in the radial groove as the gap δ changes. It takes advantage of the fact that it is extremely insensitive.

【0051】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。
Both the radial groove and the thrust groove may be formed on either the rotating side or the fixed side.

【0052】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。
When applying a powdery fluid such as an adhesive containing fine particles, the minimum value δmin of the gap δ may be set larger than the fine particle diameter φd.

【0053】[0053]

【式1】 [Formula 1]

【0054】すなわち、上記式(1)で示す条件を設定
すればよい。
That is, the conditions shown in the above equation (1) may be set.

【0055】ここで、同一のシール圧力Psをたもち、
より大きな間隙δを得るためには、ピストン軸の回転数
を高くすればよい。
Here, having the same seal pressure Ps,
In order to obtain a larger gap δ, the rotation speed of the piston shaft may be increased.

【0056】一例として、表1に、ピストン軸の回転数
N、流体の粘性係数μ、シール用スラスト溝の溝深さh
g、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, in Table 1, the rotational speed N of the piston shaft, the viscosity coefficient μ of the fluid, and the groove depth h of the thrust groove for sealing are shown.
Specific values of g, radii RO and Ri, the groove angle α with respect to the direction orthogonal to the axial direction, the groove width bg, and the width br of the ridge between adjacent grooves are shown. Note that 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μm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 the present embodiment, the giant magnetostrictive element is used in the axial drive device. However, in a pump handling a minute flow rate, the stroke of the gap δ for forming the "non-contact seal" is at most several. It may be on the order of 10 μm, and the stroke limit of an electromagnetic strain element such as a giant magnetostrictive element or a 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
持っているため、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 discharging a high-viscosity fluid, it is expected that a large discharge pressure will 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 force against a high fluid pressure, an electromagnetic strain type actuator that can easily generate a force of several hundred to several thousand N is preferable. Since the electromagnetic strain 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、可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. Since it is extremely simple, the moment of inertia of the moving part can be minimized and the dispenser can be made smaller in diameter.

【0061】次に、ピストン軸6(図2)とハウジング
8(図2)間の間隙δを高精度に制御する方法について
図4と図5を用いて説明する。
Next, a method for controlling the clearance δ between the piston shaft 6 (FIG. 2) and the housing 8 (FIG. 2) with high accuracy will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0062】図4は制御構成を示すブロック図である。
33は変位センサー(図1も参照)である。109は変
位センサー33の出力をピストン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る。実位置信号発
生手段である減算器110はアンプ109の出力値から
下記で説明する補正量記憶・発生手段113の出力値を
減算した値を実位置信号として出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing the control configuration.
33 is a displacement sensor (see also FIG. 1). Reference numeral 109 is an amplifier for converting the output of the displacement sensor 33 into data indicating the axial position of the piston shaft. The subtractor 110, which is the actual position signal generating means, outputs a value obtained by subtracting the output value of the correction amount storing / generating means 113 described below from the output value of the amplifier 109 as the actual position signal.

【0063】100はピストン軸6(図2)とハウジン
グ8(図2)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10
1は位置指令発生手段100の出力値から減算器110
の出力値を減算し位置制御手段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。
Reference numeral 100 is a position command generating means for outputting a target value of the gap δ between the piston shaft 6 (FIG. 2) and the housing 8 (FIG. 2) as a target position in the axial direction of the shaft, and the subtracter 10
1 is a subtracter 110 from the output value of the position command generating means 100.
The output value of 1 is subtracted and output to the position control amplifier 102 as an example of the position control means. The position control amplifier 102 outputs a target current value flowing through the electromagnetic strain element as an example of a target drive signal of the electromagnetic strain element based on an output value of the subtractor 101 according to a preset arithmetic expression. As an example of the arithmetic expression, there may be a case where proportional control in which a coefficient is simply applied, proportional control, integral control for integrating an input, and differential control for differentiating an input are added.

【0064】105は電磁歪素子の実駆動信号を検出す
る駆動信号検出手段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103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、駆動信号制御手段である電流制御アンプ10
4へ出力する。電流制御アンプ104は減算器103の
出力がゼロ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 is a current detector as an example of drive signal detecting means for detecting the actual drive signal of the electromagnetic distortion element, which detects the actual current flowing through the electromagnetic distortion element, and the subtracter 103 is based on the output of the position control amplifier 102. The output of the current detector 105 is subtracted, and the current control amplifier 10 serving as drive signal control means
Output to 4. 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 becomes equal to the target drive signal.

【0065】15はピストン軸を回転させる第2のアク
チェータであるモータ(図1も参照)であり、32はモ
ータ15の回転角度を検出するためのエンコーダ(図1
も参照)である。モータ15はモータ駆動装置111に
より駆動される。112はエンコーダ32から出力され
る信号をカウントし、モータ15の回転角度を出力する
カウンタである。
Reference numeral 15 is a motor (see also FIG. 1) which is a second actuator for rotating the piston shaft, and 32 is an encoder (FIG. 1) for detecting the rotation angle of the motor 15.
See also). The motor 15 is driven by the motor driving device 111. Reference numeral 112 is a counter that counts the signals output from the encoder 32 and outputs the rotation angle of the motor 15.

【0066】以上の構成の制御装置により、ピストン軸
6(図2)とハウジング8(図2)間の間隙δを任意の
値に制御する。
The control device having the above-mentioned configuration controls the gap δ between the piston shaft 6 (FIG. 2) and the housing 8 (FIG. 2) to an arbitrary value.

【0067】次に、モータ15の回転角度による変位セ
ンサー33の検出値の変動を補正する方法について説明
する。
Next, a method of correcting a variation in the detected value of the displacement sensor 33 depending on the rotation angle of the motor 15 will be described.

【0068】第1のアクチェータ1を駆動しない状態
(電流供給を遮断した状態)で、モータ5を回転させ、
カウンタ112より出力される回転角度とアンプ119
より出力される軸の軸方向の位置データとの関係を補正
量記憶・発生手段に記憶する。
While the first actuator 1 is not driven (the current supply is cut off), the motor 5 is rotated,
The rotation angle output from the counter 112 and the amplifier 119
The relationship between the output position data of the shaft and the axial position data is stored in the correction amount storage / generation means.

【0069】一例として、エンコーダ32の1回転あた
りのパルス数が4000パルスであり、その10パルス
間隔で記憶した場合、360÷4000×10=0.9
°間隔で記憶できる。ここで、0°の位置はエンコーダ
32のZ相がONする位置とするか、あるいは、一旦Z
相がONする位置を0°とした後、オフセットを加えて
任意の位置を0°としてもよい。
As an example, when the number of pulses per rotation of the encoder 32 is 4000 pulses and stored at 10 pulse intervals, 360 ÷ 4000 × 10 = 0.9.
Can be stored at intervals. Here, the position of 0 ° is set to a position where the Z phase of the encoder 32 is turned on, or
After the position where the phase is turned on is set to 0 °, an offset may be added to set an arbitrary position to 0 °.

【0070】このようにして記憶されたカウンタ112
より出力される回転角度ごとのアンプ119より出力さ
れる軸の軸方向の位置データの平均値を計算し、上記の
記憶された位置データから上記平均値を減算した値を補
正量として記憶する。
The counter 112 stored in this way
The average value of the axial position data of the shaft output from the amplifier 119 for each rotation angle output is calculated, and a value obtained by subtracting the average value from the stored position data is stored as a correction amount.

【0071】図5は本実施の形態の効果を説明する波形
図である。図2からもわかるように変位センサーは、機
械的制約条件からピストン軸6の吐出側端面35とその
対向面37との間隙δを直接測定することができないた
め、ピストン軸6から離れた位置に配置している。した
がって、機械的誤差によるピストン軸の回転のぶれを測
定してしまうため、変位センサー33(図4)のアンプ
109(図4)の出力はピストン軸の回転角度に対し、
図5に示すような波形(変位センサーンプ出力A)にな
る。この振幅は本実施の形態の場合で10〜10数μm
程度ある。したがって、この状態で位置制御を行った場
合、回転角度により、ピストン軸が軸方向に10〜10
数μm程度動いてしまうことになる。本実施の形態で
は、補正量記憶・発生手段113により、変位センサー
33のアンプ109の出力から上記で説明した補正量
(図5の補正量B)を減算することにより、図5の変位
量A−Bのようになり、変位センサー33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 diagram for explaining the effect of this embodiment. As can be seen from FIG. 2, the displacement sensor cannot directly measure the gap δ between the discharge-side end surface 35 of the piston shaft 6 and the facing surface 37 due to mechanical constraints, so that the displacement sensor is located at a position away from the piston shaft 6. It is arranged. Therefore, since the displacement of the rotation of the piston shaft due to mechanical error is measured, the output of the amplifier 109 (FIG. 4) of the displacement sensor 33 (FIG. 4) is relative to the rotation angle of the piston shaft.
The waveform (displacement sensor output A) is as shown in FIG. This amplitude is 10 to 10 μm in the case of the present embodiment.
There is a degree. Therefore, when the position control is performed in this state, the piston shaft moves in the axial direction by 10 to 10 depending on the rotation angle.
It will move about several μm. In the present embodiment, the correction amount storage / generation means 113 subtracts the above-described correction amount (correction amount B in FIG. 5) from the output of the amplifier 109 of the displacement sensor 33 to obtain the displacement amount A in FIG. It becomes like -B, and the fluctuation of the measurement value of the displacement sensor 33 can be canceled.

【0072】つまり、図1におけるフロント側主軸5と
ピストン軸6は一体化した軸となっており、変位センサ
ー33でフロント側主軸5のフランジ面(一体化した軸
の基準面)の位置を測定し、上記制御を行うことによ
り、機械的誤差によるピストン軸の回転のぶれの影響を
無くす事ができ、流体吐出装置の流体吐出量をより正確
に制御することが可能になる。
That is, the front side main shaft 5 and the piston shaft 6 in FIG. 1 are integrated shafts, and the position of the flange surface (reference surface of the integrated shaft) of the front side main shaft 5 is measured by the displacement sensor 33. However, by performing the above control, it is possible to eliminate the influence of the shake of the rotation of the piston shaft due to a mechanical error, and it is possible to more accurately control the fluid discharge amount of the fluid discharge device.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明の流体吐出装置及び方法によれ
ば、軸とハウジング間の間隙を変位センサーにより測定
し、電磁歪素子の回転角度を角度検出器により検出し
て、電磁歪素子の回転角度と変位センサーの測定値との
関係を記憶し、前記関係から電磁歪素子の回転角度によ
る変位センサーの測定値の補正量を計算して出力し、変
位センサーの測定値から補正量を減算して、実位置信号
として出力し、軸とハウジング間の間隙の目標値を軸の
軸方向の目標位置信号として出力し、目標位置信号と実
位置信号との差に基づき電磁歪素子の目標駆動信号を出
力し、電磁歪素子の実駆動信号を検出し、実駆動信号が
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、間隙を制御するようにしている。
According to the fluid ejecting apparatus and method of the present invention, the gap between the shaft and the housing is measured by the displacement sensor, the rotation angle of the electromagnetic strain element is detected by the angle detector, and the rotation of the electromagnetic strain element is detected. The relationship between the angle and the measured value of the displacement sensor is stored, the correction amount of the measured value of the displacement sensor according to the rotation angle of the electromagnetic strain element is calculated and output from the relationship, and the corrected amount is subtracted from the measured value of the displacement sensor. Output as a real position signal, the target value of the gap between the shaft and the housing as a target position signal in the axial direction of the shaft, and the target drive signal of the electromagnetic distortion element based on the difference between the target position signal and the real position signal. Is output, the actual drive signal of the electromagnetic distortion element is detected, and the drive signal is controlled so that the actual drive signal becomes equal to the target drive signal, whereby the gap is controlled.

【0074】従って、次の効果が得られる。 1.流体の高速吐出遮断と高速吐出開始ができる。 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。 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。
Therefore, the following effects can be obtained. 1. High-speed discharge cutoff of fluid and high-speed discharge can be started. 2. No troubles such as clogging of the flow path due to crushing of the powder and changes in the fluid characteristics will occur. 3. Furthermore, the pump of the present invention can also have the following features.

【0075】高粘度流体の高速塗布ができる。High-speed application of high-viscosity fluid is possible.

【0076】超微少量を高精度で吐出できる。It is possible to discharge an extremely small amount with high accuracy.

【0077】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 adhesive for surface mounting, application of phosphor for PDP, CRT display, application of sealing material for liquid crystal panel, etc., its advantages can be fully exhibited and its effect is great. There is something like this.

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

【図1】本発明の実施の形態の流体吐出装置を示す断面
FIG. 1 is a sectional view showing a fluid ejection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の流体吐出装置の吐出部を
示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a discharge part of the fluid discharge device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の流体吐出装置の吐出原理
のグラフを示す図
FIG. 3 is a diagram showing a graph of a discharge principle of the fluid discharge device according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の流体吐出装置の制御構成
を示すブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a control configuration of the fluid ejection device according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態の流体吐出装置の効果を説
明する波形図
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating effects of the fluid ejection device according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来の流体吐出装置を示す図FIG. 6 is a diagram showing a conventional fluid discharge device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軸方向駆動手段(電磁歪素子あるいは超磁歪素子) 2 中心軸 3 ハウジング 4 ハウジング 5 フロント側主軸 6 ピストン軸 8 シリンダ 9 ポンプ室 11 ラジアル溝 12 吸入口 13 吐出ノズル 14 吐出部 15 モータ(回転手段) 20 超磁歪ロッド 29 軸受スリーブ 30 軸受 31 回転伝達キー 32 エンコーダ(角度検出器) 33 変位センサー 35 ピストン軸の吐出側端面 36 吐出プレート 38 スラスト溝 39 開口部 100 位置指令発生手段 101 減算器 102 位置制御アンプ(位置制御手段) 103 減算器 104 電流制御アンプ(駆動信号制御手段) 105 電流検出器(駆動信号検出手段) 110 減算器(実位置信号発生手段) 113 補正量記憶発生手段 1 Axial direction driving means (electromagnetic strain element or giant magnetostrictive element) 2 central axis 3 housing 4 housing 5 Front side spindle 6 Piston shaft 8 cylinders 9 pump room 11 radial groove 12 suction port 13 Discharge nozzle 14 Discharge part 15 Motor (rotating means) 20 giant magnetostrictive rod 29 Bearing sleeve 30 bearings 31 Rotation transmission key 32 encoder (angle detector) 33 displacement sensor 35 Discharge end face of piston shaft 36 Discharge plate 38 Thrust groove 39 opening 100 Position command generating means 101 Subtractor 102 Position control amplifier (position control means) 103 Subtractor 104 current control amplifier (driving signal control means) 105 Current detector (driving signal detecting means) 110 subtractor (actual position signal generating means) 113 correction amount memory generating means

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 4D075 AC06 AC07 AC84 DB13 DC18 DC21 DC24 EA35 4F033 AA01 AA14 BA03 BA06 CA01 DA01 EA01 GA00 NA01 4F041 AA02 AA05 AB01 BA02 BA34   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Teruo Maruyama             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 4D075 AC06 AC07 AC84 DB13 DC18                       DC21 DC24 EA35                 4F033 AA01 AA14 BA03 BA06 CA01                       DA01 EA01 GA00 NA01                 4F041 AA02 AA05 AB01 BA02 BA34

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストン軸と前記ピストン軸を収納する
シリンダを相対的に回転させる回転手段と、前記ピスト
ン軸と前記シリンダ間のピストン軸方向相対変位を与え
るピストン軸方向駆動手段と、前記ピストン軸と前記シ
リンダとで形成されるポンプ室と、前記ポンプ室から外
部に連絡する流体の吸入口及び吐出口と、前記吸入口か
ら前記ポンプ室内に流入された前記流体を前記吐出口側
に圧送する圧送手段とにより構成し、前記ポンプ室と前
記吐出口の間の流体抵抗の増減を図るために前記ピスト
ン軸方向駆動手段によって前記ピストン軸の吐出側端面
と前記シリンダ間の吐出側端面との間隙を変化させて前
記流体の吐出量を制御する流体吐出装置において、 前記ピストン軸のピストン軸方向の位置を検出する変位
センサーと、前記ピストン軸の回転角度を検出する角度
検出器と、前記変位センサーにより検出する信号と前記
角度検出器により検出する信号の関係を記憶し前記ピス
トン軸の回転角度に対応するピストン軸方向の位置の補
正量信号を出力する補正量記憶発生手段と、前記変位セ
ンサーの検出信号から前記補正量記憶発生手段から出力
した補正量信号を減算し前記ピストン軸の実位置信号を
出力する実位置信号発生手段と、前記間隙の目標値から
前記ピストン軸のピストン軸方向の目標値信号を出力す
る位置指令発生手段と、前記目標値信号と前記実位置信
号の差から前記ピストン軸方向駆動手段の目標駆動信号
を出力する位置制御手段と、前記ピストン軸方向駆動手
段の実駆動信号を検出する駆動信号検出手段と、前記実
駆動信号が前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手段とにより構成し、前記間
隙を制御することを特徴とする流体吐出装置。
1. A rotating means for relatively rotating a piston shaft and a cylinder accommodating the piston shaft, a piston axial direction driving means for giving a relative displacement in the piston axial direction between the piston shaft and the cylinder, and the piston shaft. And a pump chamber formed by the cylinder, a suction port and a discharge port for a fluid communicating from the pump chamber to the outside, and the fluid introduced into the pump chamber from the suction port to the discharge port side by pressure. And a gap between the discharge side end surface of the piston shaft and the discharge side end surface between the cylinders by the piston axial driving means in order to increase or decrease the fluid resistance between the pump chamber and the discharge port. In a fluid discharge device that controls the discharge amount of the fluid by changing the displacement of the piston shaft in the direction of the piston axis; Angle detector for detecting the rotation angle of the piston shaft, and a relationship between the signal detected by the displacement sensor and the signal detected by the angle detector is stored to correct the position of the piston shaft in the axial direction corresponding to the rotation angle of the piston shaft. A correction amount memory generating means for outputting an amount signal, and a real position signal generating means for subtracting the correction amount signal output from the correction amount memory generating means from a detection signal of the displacement sensor to output an actual position signal of the piston shaft. Position command generating means for outputting a target value signal in the piston axis direction of the piston shaft from the target value of the gap, and a target drive signal of the piston axis direction driving means from the difference between the target value signal and the actual position signal. Position control means for outputting, drive signal detection means for detecting an actual drive signal of the piston axial direction drive means, and the actual drive signal becomes equal to the target drive signal And a drive signal control means for controlling the drive signal to control the gap.
【請求項2】 前記ピストン軸方向駆動手段は電磁歪素
子であることを特徴とする請求項1に記載の流体吐出装
置。
2. The fluid ejection device according to claim 1, wherein the piston axial driving means is an electromagnetic strain element.
【請求項3】 ピストン軸とシリンダを前記ピストン軸
の軸方向に相対移動し前記ピストン軸の吐出側端面と前
記シリンダ間の吐出側端面との間隙を調節することで、
前記シリンダに設けた吐出口より流体の吐出を停止ある
いは開始する流体吐出方法において、 前記ピストン軸を回転させ、前記間隙と前記ピストン軸
の回転角度とを測定し、前記回転角度に対する前記間隙
の関係を記憶し、前記関係から前記ピストン軸の回転角
度における前記間隙の補正量を計算し、前記補正量に基
づき前記ピストン軸と前記シリンダ間の間隙を調節し、
前記間隙を所望の値にすることを特徴とする流体吐出方
法。
3. A piston shaft and a cylinder are relatively moved in the axial direction of the piston shaft to adjust a gap between a discharge side end face of the piston shaft and a discharge side end face between the cylinders.
In a fluid discharge method of stopping or starting discharge of fluid from a discharge port provided in the cylinder, the piston shaft is rotated, the gap and a rotation angle of the piston shaft are measured, and the relation of the gap to the rotation angle is measured. Storing the correction amount of the gap at the rotation angle of the piston shaft from the relationship, and adjusting the gap between the piston shaft and the cylinder based on the correction amount,
A fluid discharge method, wherein the gap is set to a desired value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013536261A (en) * 2010-06-05 2013-09-19 ノードソン コーポレーション Spray dispenser and method for spraying high tack adhesive
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