JP2006198488A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置工数を削減することができ、継手等の接続具を不要とし、さらには装置本体のサイズが小さな液体吐出装置の提供。
【解決手段】 加圧気体を調圧する減圧弁と、調圧された加圧気体を供給する圧力供給ジョイントと、減圧弁と圧力供給ジョイントとを連通または遮断する電磁弁とを備え、内部に流路を有するマニホールドに電磁弁及び減圧弁を一体的に配置することを特徴とする液体吐出装置。電磁弁及び減圧弁は、マニホールドの外表面に配置されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ペースト状材料、接着剤などの粘性液体を含む液体材料を吐出する液体吐出装置に関する。

従来からエア加圧により一定量の液体を吐出する装置はある。例えば、ダイボンディング装置では、回路基板上にシリンジから一定量のペーストを吐出し、その吐出されたペースト上にダイをボンディングすることが一般的である。しかしながら、従来のペースト吐出装置においては、シリンジ内のペースト残量が減るにしたがって、圧力の伝達が遅くなるため、一定量の吐出を継続して正確に行うことが困難であった。

そこで、出願人は、シリンジとエア供給源との間に電磁切替弁を、該電磁切替弁とエア供給源とを繋ぐ第２の配管にアキュムレータを設け、第２の配管および電磁切替弁とシリンジを繋ぐ第１の配管それぞれに圧力センサを設けることにより、液体の残量の変化により生じる圧力の変化を計測して電磁切替弁の開閉を制御可能とする液体定量吐出装置を発明した（特許文献１）。
特開平2-56721号公報

ところで、昨今の需要者のニーズは、「機能」重視の流れと、機能は最低限でよいが小型で安価な製品を求める「サイズ・価格」重視の流れに大別される。前者については、上記特許文献１の発明で対応することができるが、後者については有効な解決手段が提言されていない。特に、人海戦術の生産システムを採用する作業場においては、後者のニーズが高い。

特許文献１の装置は、電磁弁や減圧弁といった空圧機器が管を介して連通する構成のため、これを配備するためには管を引き回すためのスペースが必要であり、広い占有スペースを用意する必要があった。特に、手作業の現場では、机上の占有スペースをいかに小さくするかが求められている。

また、電磁弁や減圧弁といった空圧機器が管を介して連通する構成のため、これらの機器と管とを接続するために複雑な配管作業が必要であった。例えば、空圧機器と管とを接続するためには接続具（継手）が必要であるが、空圧機器と管との接続作業に先立っては予め空圧機器に接続具を連結させる作業が必要であり、また装置構成上、多数量の接続具の取付が必要であり、組立に多大な工数を要していた。

また、管にはウレタン、ナイロン、ポリオレフィン等が用いられることが多いが、この種の管は弾性を有するものであり、長さが揃えにくく、配管する際にも管が若干左右に傾いたり、巻癖の影響が生じるなど、設置に多大な労力を要していた。

上記課題を鑑み、本発明は、設置工数を削減することができ、継手等の接続具を不要とし、さらには装置本体のサイズが小さな液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、発明者は、内部に流路を有するマニホールドに電磁弁および減圧弁を一体的に配置することで、空圧機器の接続具を不要とし、且つ弾性を有する管の悪影響を最小限とすることを可能とした。
すなわち、本発明は以下の液体吐出装置を要旨とする。

第１の発明は、加圧気体を調圧する減圧弁と、調圧された加圧気体を供給する圧力供給ジョイントと、減圧弁と圧力供給ジョイントとを連通または遮断する電磁弁とを備え、内部に流路を有するマニホールドに電磁弁および減圧弁を一体的に配置することを特徴とする液体吐出装置である。

第２の発明は、第１の発明において、電磁弁および減圧弁は、マニホールドの外表面に配置されることを特徴とする。

第３の発明は、第１または２の発明において、マニホールドの内部に、減圧弁と圧力供給ジョイントとを連通する第１流路、減圧弁と電磁弁とを連通する第２流路を有することを特徴とする。

第４の発明は、第１，２または３の発明において、マニホールドは、減圧弁、圧力供給ジョイント、および電磁弁と直結されることを特徴とする。

第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、圧力供給ジョイントは、電磁弁と直結されることを特徴とする。

第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、減圧弁は、減圧弁と直結した調圧用ノブを備えることを特徴とする。

第７の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、マニホールドは、さらに、負圧を発生するエジェクタとして作用する流路を備えることを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、エジェクタとして作用する流路は、マニホールドの内部で電磁弁と排気口とを連通する第３流路であることを特徴とする。

第９の発明は、第８の発明において、エジェクタとして作用する流路は、さらに、マニホールドの内部で第１流路と第３流路とを連通し、第３流路との連結箇所近傍の内径が小さい第４流路とから構成されることを特徴とする。

第１０の発明は、第１ないし９のいずれかの発明において、マニホールド内部の流路内壁面に弁体を密着して摺動するよう構成された制御弁を備えることを特徴とする。

第１０の発明は、第１０の発明において、制御弁は、第１流路と第４流路の連結部で、第１流路と第４流路とを連通ないし遮断することを特徴とする。

本発明によれば、従来の液体吐出装置と比べ、その占有スペースを大幅に削減することができる。
また、管を引き回すためのスペース、および管を配管するためのスペースを不要とするから、吐出装置のサイズの小型化並びに設置スペースの削減を図ることができる。

また、配管作業が不要となるから、配管のための連結具（継手）を削減できるのみならず、設置工数を大幅に削減することができる。

さらには、空圧機器間を繋ぐ管の代わりに、マニホールド内に穿った流路を構成することにより、管の弾性や長さ等の影響をなくし、流路を均一にすることができるため、従来と比べ高品質となる。

以下では、本発明を実施するための最良の形態を実施例に沿って説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

図１は、本実施例に係る装置本体の外観斜視図であり、図本体に構成されるエア回路の概略平面図である。

（筐体）本体１の外筐は、ベース１７と、ベース１７の端部に垂直上向きに配置されたフロントパネル１０およびリアパネル１１と、カバー１８とで構成される。フロントパネル１０には、ノブ５と、圧力計６と、吐出装置供給ジョイント８と、吐出ボタン１９とが設けられている。本体１内には、エア回路および電気回路が配される。本体１の底面は、約１０ｃｍ×１０ｃｍである。

（構成）図面中着色した箇所がマニホールド３である。マニホールド３は内部に第１〜３の流路が形成され、正面側外表面上に減圧弁４および電磁弁７を直接的に配接して固定する。マニホールド３の背面側には、圧力供給口１５を有する圧力供給用ジョイント２および圧力排出口１６を有する圧力排出用ジョイント９が接続される。
マニホールド３内に形成された第１流路１２により圧力供給用ジョイント２と減圧弁４が連通され、第２流路１３により減圧弁４と電磁弁７が連通され、第３流路１４により電磁弁７と排気用ジョイント９が連通する。本実施例では、マニホールド３の材にアルミニウムを用いたが、プラスチック樹脂でもよく材料は特に限定されない。
減圧弁４は圧力計６と接続され、圧力計６により供給される圧力を確認することができ、ノブ５により減圧弁４を調整する。また、電磁弁７は吐出圧供給口２０を有する吐出圧供給ジョイント８と連通する。

このような構成であるから、圧力供給用ジョイント２と、排気用ジョイント９と、減圧弁４と、圧力計６と、電磁弁７と、および吐出圧供給ジョイント８とはマニホールド３とを一体とすることができ、空圧回路を一体的なユニットとして予め組立ておくことが可能となる。すなわち、このユニットをベース１７に固定することにより、空圧回路の全てを本体１に固定することができる。また、減圧弁４のノブ５、圧力計６、および吐出圧供給ジョイント８は、フロントパネル１０を挿通してフロントパネル１０前面より前方に突出または延出させ、排気用ジョイント９、および圧力供給ジョイント２は、前記リアパネル１１を挿通して、後方に突出させる。

（吐出工程）前記圧力供給ジョイント２に、コンプレッサー等（図示せず）により作られた加圧エアが供給される圧送管（図示せず）を接続する。圧送管より供給された加圧エアは、圧力供給ジョイント２が有する圧力供給口１５より本体１内部に供給される。そして、加圧エアはマニホールド３の第１流路１２を経て減圧弁４の一次側に送られる。減圧弁４では、ノブ５を回転させることによって規定される圧力に調圧され、その後、前記減圧弁の二次側と連通するマニホールド３の第２流路１３を通じて電磁弁７に送られる。電磁弁７は通常は閉じているが、吐出ボタン１９が押されると開き、前記加圧エアが吐出圧供給ジョイント８に送られる。

吐出圧供給ジョイント８は、シリンジに貯留される液体材料に圧力を供給するための管と連通する。液体を吐出するために吐出圧供給ジョイント８から液体材料に一定時間圧力を印可し終わると、電磁弁７は吐出圧供給ジョイント８とマニホールド３が有する第２流路とを連通する位置に弁を切り換える。これにより、吐出圧供給ジョイント８からシリンジに至る圧縮エアが、第３流路１４を介して排気用ジョイント９が有する排気口１６より大気に放出される。すると、シリンジ内の圧力がほぼ大気圧と同等の圧力まで低下するので、液垂れを防ぐことができる。

実施例２は、実施例１の吐出装置にバキューム機構を加えた吐出装置である。
（構成）図３に示すように、マニホールド６０は側面形状が鉤形状に形成されており、正面下側に空間を有し、背面側には加圧エアが供給される流入口３８と、エアを放出する流出口３９を有する。ここで、流入口３８には、実施例１のように吐出圧供給ジョイントが接続することが好ましく、流出口３９には実施例１のように排気用ジョイントを接続することもできる。
マニホールド６０の正面上側、Ａ流路と連通する位置に負圧力を調整する流量制御弁５５を有する。マニホールド６０の正面部下部には電磁弁７が配設され、該電磁弁７と連通する電磁弁Ａ側口５８および電磁弁Ｂ側口Ａ５９が設けられている。
マニホールド６０の右側面部には、減圧弁４と連通する減圧弁一次圧側口５６および減圧弁二次圧側口５７が設けられ、また、右側面部の外表面上には減圧弁４が配設される。

（流路）マニホールド６０内に形成する流路について説明する。
Ａ流路３０は、流入口３８と流量制御弁５５を備えるバルブ室３１と連通する。また、Ａ流路３０は、流量制御弁５５との接続部の手前にＤ流路３５に分岐する分岐口６５を有する。
Ｂ流路３２は、バルブ室３１と細経路４０とを連通する。
Ｃ流路３４は、細経路４０と流出口３９とを連通する。
Ｄ流路３５は、その末端に減圧弁一次側口５６を有し、他端は分岐口６５でＡ流路３０と連通する。
Ｅ流路３６は、減圧弁二次圧側口５７と電磁弁Ａ側口５８を連通する。電磁弁７は、電磁弁Ｂ側口５９でＦ流路３７とも連通する。Ｆ流路３７の逆端は、Ｃ流路３４の流路中に有する分岐口６６と連通する。

（吐出工程）流入口３８に供給された加圧エアの流路は、Ａ流路３０からＤ流路３５を経て減圧弁４に向かう流路と、Ａ流路３０と隣接するバルブ室３１に分岐される流れの２つがある。

前者（Ａ流路３０からＤ流路３５に分配された加圧エア）は、減圧弁一次圧側口５６から減圧弁４の一次圧側に送られ、減圧弁４にて所望する圧力に調圧された後、減圧弁４の二次圧側からマニホールド３の減圧弁二次圧側口５７に戻され、Ｅ流路３６を経て電磁弁Ａ側口５８に送られる。電磁弁７は、電磁弁Ａ側口５８と吐出圧供給ジョイント８とを連通する第一の位置と、電磁弁Ｂ側口５９と吐出圧供給ジョイント８とを連通する第二の位置と、を切替え可能である。吐出作業待機中は、電磁弁７を第二の位置とすることで、電磁弁Ａ側口５８に供給された調圧済み加圧エアが電磁弁７を通過することを防ぐ。

後者（Ａ流路３０からバルブ室３１に分配された加圧エア）は、バルブ室３１内にて流量制御弁５５により流量が制御される。流量制御弁５５が完全に閉じると、Ａ流路３０から供給される加圧エアは、前記バルブ室３１を通過してＢ流路３２に流れることはない。流量制御弁５５が開くと、Ａ流路３０の加圧エアは前記バルブ室３１、続いてＢ流路３２を経て、細経路４０に送られる。
細経路４０は、Ｂ流路３２より細経に形成されており、細経路４０に送られた加圧エアは、細経路４０内を流速を増加して流動し、Ｃ流路３４を経て流出口３９より大気に放出される。この際、Ｃ流路３４の細経路４０側近傍には配設されたＢ分岐口では、細経路４０で流速が増加した加圧エアの流れによって、Ｆ流路３７からＣ流路３４に向かう方向の力を受けるため、Ｆ流路３７内の圧力が減少する。

また、電磁弁７は、電磁弁Ｂ側口５９と吐出圧供給ジョイント８とを連通する第二の位置にあるから、Ｆ流路３７内の圧力減少は、電磁弁７を介して連通する吐出圧供給ジョイント８まで作用し、ひいては吐出圧供給ジョイント８に接続された管を介して連通するシリンジ（液体貯留容器）内に作用する。Ｆ流路３７内の圧力減少は、細経路４０を流れるエアの流速に依存しており、該エアの流速は、流量制御弁５５の開度によって決まる。従って、前記流量制御弁５５の開度を調節することによって、貯留容器内に残存する液体材料量に応じた適切な負圧力を作用させることができ、液材貯留容器先端に装着されたノズルからの液だれを防止することができる。
このように、吐出作業待機中は、流入口３８に供給された加圧エアが流量制御弁５５の開度に応じて流出口３９より放出され、且つ、吐出圧供給ジョイント８と連通する貯留容器に負圧を与え液だれを防止する。

一方、吐出作業時は、電磁弁７は電磁弁Ｂ側口５９と吐出圧供給ジョイント８とを連通する第二の位置から、電磁弁Ａ側口５８と吐出圧供給ジョイント８とを連通する第一の位置にシフトする。これにより、電磁弁Ａ側口５８に供給される調圧された加圧エアは、電磁弁７を通過して、吐出圧供給ジョイント８を介して液材貯留容器に調圧された加圧エアを作用させることで、所望の吐出を行うことができる。

吐出作業完了後は、再び電磁弁７を前記第二の位置にシフトさせることにより、吐出圧供給ジョイント８と連通する液材貯留容器内のエアが流出口３９より排出され、流量制御弁５５で規定される負圧力を、吐出圧供給ジョイント８と連通する液体貯留容器内に作用させる。

（流量制御弁）流量制御弁５５は、図３に図示すとおり、次のような構成である。
弁座５０は、バルブ室３１内最奥のＡ流路３０側に挿入され固定される。
軸５３は、固定具５２に螺合し、その先端には弁体５１が構成され、その後端にはつまみ５４を備える。
固定具５２は、マニホールド３の正面上側に固定されており、つまみ５４を回転させることによって、固定具５２および軸５３の螺旋作用により、弁体５１を弁座５０と密着、または離間するよう移動させることができる。

（流路の形成方法）マニホールド３内の流路は、例えば図４に図示するように、所ブロック体にドリル等の穴あけ手段によって貫通孔を形成させた後に、不要な流路を螺旋等によって塞ぐことによって形成することができる。
他には、上面用のブロック体および下面用のブロック体を用意し、このそれぞれに溝を形成させた後に、これを貼り合わせることによって、流路を形成させることもできる。
もちろん上面、下面のブロック体を貼り合わせて構成する二層構造マニホールドのみならず、複数枚のブロックの片面および両面に溝を形成させて重ね合わせた多層流路構造を有するマニホールドを構成することもできる。

本発明は、圧力センサを用いた吐出量の微調整が可能な高機能製品のみならず、そのような調整機能を有しない廉価製品にも適用することができる。また、吐出・塗布に限らず、液送を目的とするもの全般に応用可能である。

実施例１に係る液体吐出装置の斜視図である。 実施例１に係る液体吐出装置のエア回路の概略平面図である。 実施例２に係るマニホールドの透過斜視図である。 マニホールドへの流路形成方法の説明図である。

符号の説明

１ 本体
２ 圧力供給ジョイント
３ マニホールド
４ レギュレータ
５ ノブ
６ 圧力計
７ 電磁弁
８ 吐出圧供給ジョイント
９ 排気用ジョイント
１０ フロントパネル
１１ リアパネル
１２ 第１流路
１３ 第２流路
１４ 第３流路
１５ 圧力供給口
１６ 排気口
１７ ベース
１８ カバー
１９ 吐出ボタン
２０ 吐出圧供給口
３０ Ａ流路
３１ バルブ室
３２ Ｂ流路
３３ 細経流路
３４ Ｃ流路
３５ Ｄ流路
３６ Ｅ流路
３７ Ｆ流路
３８ 流入口
３９ 流出口
４０ 細経路
５０ 弁座
５１ 弁体
５２ 固定具
５３ 軸
５４ つまみ
５５ 流量制御弁
５６ 減圧弁一次圧側口
５７ 減圧弁二次圧側口
５８ 電磁弁Ａ側口
５９ 電磁弁Ｂ側口
６０ マニホールド
６５ Ａ分岐口
６６ Ｂ分岐口

Claims (11)

1. 加圧気体を調圧する減圧弁と、調圧された加圧気体を供給する圧力供給ジョイントと、減圧弁と圧力供給ジョイントとを連通または遮断する電磁弁とを備え、
   内部に流路を有するマニホールドに電磁弁および減圧弁を一体的に配置することを特徴とする液体吐出装置。
2. 電磁弁および減圧弁は、マニホールドの外表面に配置されることを特徴とする請求項１の液体吐出装置。
3. マニホールドの内部に、減圧弁と圧力供給ジョイントとを連通する第１流路、減圧弁と電磁弁とを連通する第２流路を有することを特徴とする請求項１または２の液体吐出装置。
4. マニホールドは、減圧弁、圧力供給ジョイント、および電磁弁と直結されることを特徴とする請求項１，２または３の液体吐出装置。
5. 圧力供給ジョイントは、電磁弁と直結されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの液体吐出装置。
6. 減圧弁は、減圧弁と直結した調圧用ノブを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの液体吐出装置。
7. マニホールドは、さらに、負圧を発生するエジェクタとして作用する流路を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの液体吐出装置。
8. エジェクタとして作用する流路は、マニホールドの内部で電磁弁と排気口とを連通する第３流路であることを特徴とする請求項７の液体吐出装置。
9. エジェクタとして作用する流路は、さらに、マニホールドの内部で第１流路と第３流路とを連通し、第３流路との連結箇所近傍の内径が小さい第４流路とから構成されることを特徴とする請求項８の液体吐出装置。
10. マニホールド内部の流路内壁面に弁体を密着して摺動するよう構成された制御弁を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかの液体吐出装置。
11. 制御弁は、第１流路と第４流路の連結部で、第１流路と第４流路とを連通ないし遮断することを特徴とする請求項１０の液体吐出装置。
    
    

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