JP2004249243A - 材料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】吐出装置への供給圧力に応じて開閉される開閉弁の長寿命化を、簡単かつ安価に実現した材料供給システム（装置）を提供する。
【解決手段】プランジャポンプ１とディスペンサー２との間の供給ラインＳに、ポンプ１側から、可変流量調整弁３（減圧弁）、エアオペレートバルブ４（開閉弁）及びアキュムレータ５を順に設ける。ディスペンサー２の吸込口２ａ付近の圧力を圧力センサー９にて検出し、その圧力に基づいて、電磁弁８を介してエアオペレートバルブ４の開閉を制御する。アキュムレータ５は、可変流量調整弁３（減圧弁）下流側の２次側供給ラインＳ２の圧力とスプリング１５のスプリング力とのバランスで、被供給材料が収容される第２室の容積が変化して、圧力の変動を緩和する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料供給システムに関するものである。このシステムは、例えば、自動車組立工場において、自動車構成部品など（以下、ワークという）に定量のシール剤などの液状材料を塗布したり、定量の接着剤やグリースなどの液状材料を充填したりするシステム（装置）に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
自動車組立工場においては、シール剤や接着剤などの液状材料を、それを収容している収容タンクからプランジャポンプと呼ばれる高圧ポンプを用いて吸引して、供給ラインに供給し、それから、供給ラインを分岐させた分岐ラインを通じて複数の吐出装置（ディスペンサー）に供給し、その吐出装置によってワークに塗布したり充填したりすることは広く行われている。このようなシステムで、供給装置としてプランジャポンプなどの高圧ポンプが用いられるのは、被供給材料を単一又は複数の箇所（たとえば遠方の複数箇所）に供給する必要があるためである。
【０００３】
そして、たとえばワークにシール剤（液状材料）を塗布するディスペンサーにシール剤を供給するシステムの場合は、従来、たとえば図３に示すように構成されている。すなわち、被供給材料の収容タンク１０８からプランジャポンプ１０１により吸引して高圧状態で供給ライン１０２内に供給し、プランジャポンプ１０１の供給側の１次側供給ライン１０２’では１５ＭＰａ（１５０ｋｇ／ｃｍ^２）前後の高圧力に保持されている。そして、供給ライン１０２を通じてディスペンサー１０３に供給され、ディスペンサー１０３においてワークに対し直接に液を吐出して定量塗布又は定量充填するようになっている。なお、プランジャポンプ１０１からの供給ライン１０２は、具体的には図示していないが、分岐し、単一又は複数の箇所（たとえば遠方の複数箇所）に供給する構成とされている。
【０００４】
供給ライン１０２には、ポンプ１０１側からディスペンサー１０３側にかけて、減圧弁としての可変流量調整弁１０４、開閉弁としてのエアオペレートバルブ１０５が順に設けられ、供給ライン１０２は、減圧弁１０４の上流側で高圧状態の１次側供給ライン１０２’と、減圧弁１０４の下流側で低圧状態の２次側供給ライン１０２’’とを有する。ここで、２次側供給ライン１０２’’の圧力（ディスペンサー１０３への適正な供給圧力）が小さいのは、ワークに対しディスペンサー１０３は、ロボットなどに搭載されて用いられることから、小型・軽量で定量吐出の装置が好適であり（たとえば、小容量の一軸偏心ねじポンプが使用される）、この装置による塗布液又は充填液の吐出圧力は供給側の高圧ポンプに比べて非常に小さくしなければならないからである。つまり、ディスペンサー１０３への供給圧力には上限がある。
【０００５】
そして、ディスペンサー１０３の吸込口１０３ａ付近にその付近の圧力を検出する圧力センサー１０６が配設されている。この圧力センサー１０６にて検出される圧力信号が電磁弁１０７に入力され、この電磁弁１０７によってエアオペレートバルブ１０５が、吸込口１０３ａ付近の圧力に応じて開閉制御される。なお、エアオペレートバルブ１０５は、ディスペンサー１０３の吸込口１０３ａ付近の圧力（圧力センサー１０６の検出値）が設定上限値（たとえば０．７ＭＰａ）を超えると閉じられ、設定下限値（たとえば０．３ＭＰａ）を下回ると開かれる。
【０００６】
ところで、ディスペンサー（吐出装置）は、吐出動作と吐出停止動作とを繰り返し、吐出停止動作時から吐出動作時に変化したときに材料の供給不足が起こらないようにするために、減圧弁１０４下流側の２次側供給ライン１０２’’（ディスペンサーへの供給ライン）の圧力をある程度高圧に維持しなければならない。
【０００７】
そのため、ディスペンサー１０３が吐出動作を停止すると、２次側供給ライン１０２’’の圧力がすぐに上昇して設定上限値を超え、エアオペレートバルブ１０５（開閉弁）が閉じる。その後吐出動作を開始すると、前記圧力がすぐに低下して設定下限値を下回り、エアオペレートバルブ１０５が開かれる。その結果、ディスペンサー１０３の吐出動作・吐出停止動作が繰り返されるごとに前記圧力が設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするので、エアオペレートバルブ１０５の開閉動作が頻繁に行われる。このようにエアオペレートバルブ１０５の開閉動作が頻繁に行われ、開閉頻度が高くなると、エアオペレートバルブ１０５の寿命が短くなるおそれがある。
【０００８】
また、出願人は、供給装置とディスペンサーとの間の供給ラインに、減圧弁、開閉弁および、一軸偏心ねじポンプからなるバッファポンプをこの順に介設し、該バッファポンプの運転および前記開閉弁の開閉操作を、同バッファポンプと前記ディスペンサーとの間の供給ライン内の圧力に基づいて制御するものを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１６０８１号公報（段落番号００１７〜００２０図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の技術では、バッファポンプを用いることにより、減圧弁により従来（図３参照）よりも大きく減圧してディスペンサーに作用する圧力を小さくしたり、ディスペンサーを停止したりあるいは逆転したりしたときの液だれを防止することができるようにしているが、上記特許文献１の技術でも、従来（図３）のものと同様に開閉弁の開閉頻度が高く、開閉弁の寿命が短くなるおそれがある。
【００１１】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、前述した開閉弁の長寿命化を、簡単かつ安価に実現した材料供給システム（装置）を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明に係る材料供給システムは、収容タンクなどの貯留部に貯留された被供給材料を吸引し高圧状態で供給する供給装置と、ワークに対し定量供給する吐出装置と、前記供給装置の供給口と吐出装置の吸込口との間を接続し減圧比の設定が可能である減圧弁及び開閉弁が設けられる供給ラインと、前記吐出装置の吸込口付近の圧力を検出する圧力センサーと、その圧力センサーからの圧力信号に基づき前記吐出装置の吸込口付近の圧力が設定上限値を超えた場合に前記開閉弁を閉じ、設定下限値を下回った場合に前記開閉弁を開く制御手段とを備える材料供給システムにおいて、前記開閉弁と前記吐出装置の吸込口との間の供給ラインに、前記減圧弁の減圧比を前記吐出装置の運転時に全量を流す圧力よりは低い圧力に設定した状態で前記吐出装置の吸込口付近の圧力が短時間で設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするのを抑制するアキュムレータを設けたことを特徴とする。すなわち、本発明に係る材料供給システムは、減圧比の設定が可能である減圧弁と、アキュムレータとを組み合わせ、開閉弁の開閉頻度が高いと寿命が短くなる開閉弁の開閉動作を激減させるものである。
【００１３】
本発明に係る材料供給システムによれば、減圧弁の減圧比を前記吐出装置の運転時に全量を流す圧力よりは低い圧力に設定した状態で、吐出装置の吐出動作時には、吐出装置への供給圧力（２次側供給ラインの圧力）が設定下限値（開閉弁を開く圧力）を下回り材料の供給不足となろうとすると、アキュムレータの内容積（第２室）が減少する。これにより、吐出装置への供給圧力（２次側供給ラインの圧力）が設定下限値を下回ることなく、アキュムレータによって吐出装置への材料の供給不足が補われ、材料の供給不足は起こらないことになる。一方、吐出装置の吐出停止時には、吐出装置への供給圧力（２次側供給ラインの圧力）が設定上限値（開閉弁を閉じる圧力）を超えようとしても、その圧力上昇はアキュムレータの内容積（第２室）が増加することで吸収されるようになる。このように、減圧比を適当に設定した減圧弁とアキュムレータとの組み合わせによって、吐出装置への供給圧力（２次側供給ラインの圧力）が、設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりすることがほとんどなくなるので、開閉弁の開閉頻度が従来に比べて大幅に減少し、開閉弁の長寿命化が図れる。
【００１４】
さらに詳述すれば、吐出装置の吐出停止、吐出動作の繰り返しサイクルに合わせて一定時間内の平均流量を減圧弁による調整（減圧弁の減圧比を適当に設定しておくこと）にて与えることができれば、理論的には、開閉弁は常に開状態を維持することになる。よって、この平均流量に近い流量であって安全側に若干流量を多くしておくと、開閉弁の開閉頻度が激減すると共に、材料の供給不足が生じることが回避される。
【００１５】
なお、アキュムレータによって吐出装置への供給圧力は変化するが、吐出装置は、ワークに対し定量供給する定量性を有することを特徴とするものであるので、吐出装置の吐出動作に影響を与えるおそれはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る実施の形態である材料供給システムの全体構成を示す概略構成図、図２は前記システムに用いられるアキュムレータを示す断面図である。
【００１８】
本材料供給システムは、たとえば自動車生産工場においてシール剤（塗布液）の塗布に利用されるもので、図１に示すように、シール剤（被供給材料）の収容タンク６から高圧ポンプであるプランジャポンプ１（供給装置）によりシール剤を吸引して高圧状態（１５ＭＰａ前後）で供給ラインＳ内に供給し、ワーク（自動車構成部品）に対しシール剤を定量塗布するディスペンサー２に供給される。なお、具体的に図示していないが、プランジャポンプ１からの供給ラインＳは複数に分岐し、単一又は複数箇所（たとえば遠方の複数のディスペンサー）に供給する構成とされている点は従来と同様である。
【００１９】
供給ラインＳには、プランジャポンプ１側からディスペンサー２側にかけて、減圧弁（減圧比の設定が可能である）としての可変流量調整弁３、開閉弁としてのエアオペレートバルブ４及びスプリング方式のアキュムレータ５が順に設けられている。供給ラインＳは、プランジャポンプ１の供給口１ａとディスペンサー２の吸込口２ａとの間を接続するもので、可変流量調整弁３（減圧弁）の上流側で高圧状態の１次側供給ラインＳ１と、可変流量調整弁３（減圧弁）の下流側で低圧状態の２次側供給ラインＳ２とを有する。
【００２０】
ディスペンサー２の吸込口２ａ付近にはその吸込口２ａ付近の圧力を検出する圧力センサー９が配設されている。この圧力センサー９にて検出される圧力信号が電磁弁８（制御手段）に入力され、この電磁弁８によってエアオペレートバルブ４が、吸込口２ａ付近の圧力に応じて開閉制御される。つまり、電磁弁８により、吸込口２ａ付近の圧力があらかじめ設定した値（圧力値）の範囲内に維持されるようにエアオペレートバルブ４が開閉制御される。すなわち、圧力センサー９によって検出された圧力がその圧力値の範囲内の設定上限値（たとえば０．７ＭＰａ）を超えた場合にエアオペレートバルブ４が閉じられ、前記範囲の設定下限値（たとえば０．３ＭＰａ）を下回る場合にエアオペレートバルブ４が開かれる。
【００２１】
アキュムレータ５は、（第２室への）充填によって圧力が上昇する形式で、エア配管などの制御配管を必要としないようにスプリング方式とされ、図２に示すように構成されている。すなわち、略円筒形状のケーシング１１は、下側ケーシング１２と、この下側ケーシング１２の上部に螺合される上側ケーシング１３とにより構成される。下側ケーシング１２は、上部に雌ねじ部１２ａを有し、上側ケーシング１３の下部が、その雌ねじ部１２ａに螺合される雄ねじ部１３ａとなっている。
【００２２】
ケーシング１１の内部にはピストン１４がスライド可能に設けられ、このピストン１４によって上側の第１室１１Ａと下側の第２室（図２では第２室の容積が０の状態を示す）とに内部が区画されている。第１室１１Ａは、縮装状態でスプリング１５が収納されるスプリング室として機能するもので、スプリング１５のスプリング径とほぼ同一内径に形成されており、上端に外気と連通する連通孔１３ｂを有し、内部圧力が大気圧に等しい圧力となるように構成されている。スプリング１５は、第２室の容積を小さくする方向にピストン１４を付勢する。
【００２３】
下側ケーシング１２は、下部に２次側供給ラインＳ２の一部を共有する通路部１２ｂを有し、この通路部１２ｂが、連通部１２ｃを介して第２室に連通可能に構成されている。ピストン１４は、外周部にケーシング１１との間をシールするシール材１６が嵌合され、上部にスプリング１５の下端部が位置する凹部１４ａが形成されている。
【００２４】
また、ディスペンサー２には、小型で縦向きの一軸偏心ねじポンプが使用されている。このねじポンプは、周知のごとく、長手方向にねじ状に連続する断面長円形孔を備え弾性体で形成された雌ねじ型ステータと、このステータのねじ孔内に摺動回転自在に嵌挿され断面円形でねじのピッチがねじ孔の１／２からなる金属製の雄ねじ型ロータと、フレキシブルでロータの一端面の中心から偏心した位置に接続されたコネクチングロッドと、このコネクチングロッドに駆動軸が接続された正逆転式サーボーモータからなり、モータにはエンコーダが接続されている。
【００２５】
続いて、本例の材料供給システムの使用態様について説明する。
【００２６】
（１） 図１において、プランジャポンプ１により、シール剤が収容タンク６から吸引され、供給ラインＳに高圧（本例では、１５ＭＰａ）のシール剤が供給されることにより、１次側供給ラインＳ１は高圧状態（本例では、１５ＭＰａ）に維持される。
【００２７】
供給ラインＳはディスペンサー２に接続されており、その途中に設けられた可変流量調整弁３（減圧弁）によって、それの下流側の２次側供給ラインＳ２ではシール剤の流量が制限され、圧力が大きく低下する（本例では、４ＭＰａ）。
【００２８】
（２） ディスペンサー２へのシール剤の供給が不足しがちになる場合には、シール剤の供給不足にならないように、可変流量調整弁３の下流側の２次側供給ラインＳ２内の圧力を可変流量調整弁３にて調整することが好ましい。
【００２９】
（３） ワークに対してディスペンサー２からシール剤が定量吐出され、ワーク上の塗布予定線に沿って一定幅の塗布が行われる。
【００３０】
（４） このようにしてディスペンサー２によりワークに対する一連の塗布作業が終了すると、ディスペンサー２の運転が停止される。この場合、従来は、ディスペンサー２の吸込口２ａ付近の圧力（圧力センサー９によって検出された圧力）が設定上限値を超えるので、エアオペレートバルブ４が閉じられていた。しかしながら、本実施の形態では、２次側供給ラインＳ２の圧力が高くなろうとすると、２次側供給ラインＳ２内のシール剤がアキュームレータ５（第２室）内に蓄積され、設定上限値を超えるのが回避される。また、ディスペンサー２の運転が開始されると、従来は、ディスペンサー２の吸込口２ａ付近の圧力（圧力センサー９によって検出された圧力）が設定下限値を下回るので、エアオペレートバルブ４が開かれていた。しかしながら、本実施の形態では、２次側供給ラインＳ２の圧力が低くなろうとすると、２次側供給ラインＳ２内にシール剤がアキュームレータ５（第２室）から供給され、設定下限値を下回るのが回避される。
【００３１】
つまり、アキュムレータ５を設けていることで、可変流量調整弁３（減圧弁）の減圧比を適当に設定すれば、前記ディスペンサー２の吸込口２ａ付近の圧力（２次側供給ラインＳ２の圧力）が設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするのを抑制することができる。このように、前記ディスペンサー２の吸込口２ａ付近の圧力が設定上限値と設定下限値との間に保持することができるので、エアオペレートバルブ４の開閉頻度が激減する。
【００３２】
なお、プランジャポンプ１などの供給装置とディスペンサー２などの吐出装置が１対１対応の場合には、プランジャポンプ１の吐出圧力の設定を変更することによって、上記可変流量調整弁３は省略できる場合が多いであろう。
【００３３】
ここで、アキュムレータ５を設けることにより、材料の供給圧力が変わるが、ディスペンサー２（一軸偏心ねじポンプ）はその場合にも定量性を有することから、シール剤の定量吐出が損なわれることはない。
【００３４】
（５） また、ディスペンサー２は、吐出動作と吐出停止動作とを一定の周期で繰り返し、吐出停止動作の後吐出動作をする際に必要量のシール剤が要求されるが、その必要量のシール剤の不足分は、アキュムレータ５の第２室に蓄積されているシール剤で補われるので、２次側供給ラインＳ２の圧力を従来ほど高い状態に維持する必要がなくなる。よって、可変流量調整弁３により従来（図３参照）より大きく減圧し、２次側供給ラインＳ２の圧力を従来よりも低圧とすることができるので、２次側供給ラインＳ２側の各種部品の耐圧性能を従来ほど高める必要もなくなり、この点からも、エアオペレートバルブ４の長寿命化を図ることができる。
【００３５】
本発明に係る材料供給システムは、上述した実施の形態のほか、次のように実施することもできる。
【００３６】
（ｉ）ディスペンサーによる定量塗布するシステムほか、定量ずつを充填する充填システムに適用することもできる。
【００３７】
（ｉｉ）アキュムレータは、前述したようなスプリング方式のほか、（第２室への）充填によって圧力が上昇する形式のものであれば、スプリングに加えて空気圧制御方式などの他の形式のものを採用することも可能である。
【００３８】
（ｉｉｉ）可変流量調整弁３（減圧弁）及びエアオペレートバルブ４（開閉弁）はエア制御方式のほか、電気制御方式のものを採用することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の材料供給システムは、減圧弁の減圧比を適当に設定した状態で、定量性を有する吐出装置の吐出動作と吐出停止動作との間の圧力差をアキュムレータの内容積（第２室）の変化で調整するようにしているので、アキュムレータによって、開閉弁を閉じる設定上限値を超えたり開閉弁を開く設定下限値を下回ったりしないように吐出装置への供給圧力を維持し、開閉弁の開閉頻度を激減させることができる。そして、開閉弁の開閉頻度が激減するので、開閉弁の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態である材料供給システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】前記システムに用いられるアキュムレータを示す断面図である。
【図３】従来の材料供給システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ 供給ライン
１ プランジャポンプ（供給装置）
１ａ 供給口
２ ディスペンサー（吐出装置）
２ａ 吸込口
３ 可変流量調整弁（減圧弁）
４ エアオペレートバルブ（開閉弁）
５ アキュムレータ
６ 収容タンク
８ 電磁弁（制御手段）
９ 圧力センサー
１１ ケーシング
１１Ａ 第１室
１２ 下側ケーシング
１２ｂ 通路部
１２ｃ 連通部
１３ 上側ケーシング
１４ ピストン
１５ スプリング

Claims (1)

1. 収容タンクなどの貯留部に貯留された被供給材料を吸引し高圧状態で供給する供給装置と、ワークに対し定量供給する吐出装置と、前記供給装置の供給口と吐出装置の吸込口との間を接続し減圧比の設定が可能である減圧弁及び開閉弁が設けられる供給ラインと、前記吐出装置の吸込口付近の圧力を検出する圧力センサーと、その圧力センサーからの圧力信号に基づき前記吐出装置の吸込口付近の圧力が設定上限値を超えた場合に前記開閉弁を閉じ、設定下限値を下回った場合に前記開閉弁を開く制御手段とを備える材料供給システムにおいて、
   前記開閉弁と前記吐出装置の吸込口との間の供給ラインに、前記減圧弁の減圧比を前記吐出装置の運転時に全量を流す圧力よりは低い圧力に設定した状態で前記吐出装置の吸込口付近の圧力が短時間で設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするのを抑制するアキュムレータを設けたことを特徴とする材料供給システム。

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