JP2007187003A - 流動体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動体吐出装置の構成を簡素化するとともに、流動体の吐出量を略一定量に保つ。
【解決手段】流動体吐出装置１０は、シリンダ容器１６及びサーボモータ４０を具備する吐出機構１８と、入口側バルブ２０及び出口側バルブ２２とを有する。入口側バルブ２０が開放されると、シリンダ容器１６にグリースが導入され始める。導入時、グリースの界面はピストン３４を押圧しながら上昇する。グリースの充填が終了すると、入口側バルブ２０が閉止される一方で出口側バルブ２２が開放され、その後、サーボモータ４０の回転付勢力が大きくなることでピストン３４が下降し、その結果、吐出チューブ１４を介してグリースが吐出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流通路で流動する流動体を一旦貯留した後に吐出供給する流動体吐出装置に関する。

自動車車体において、内燃機関等のエンジンからの駆動力をタイヤまで伝達する駆動力伝達機構には、回転軸同士の間に等速ジョイントが介装される。一方の回転軸は等速ジョイントを構成するアウタ部材に連結され、他方の回転軸の先端には、前記等速ジョイントを構成するインナ部材が嵌合される。このインナ部材における所定の部位がアウタ部材の開口端部内壁に摺接自在に係合されることにより、前記回転軸同士が変位自在に連結される。

ここで、アウタ部材の開口端部から回転軸に至るまでは、ゴム製ないし樹脂製の継手用ブーツで覆われる。この継手用ブーツにより、回転軸同士の連結部が雨水や泥、石等から保護される。そして、継手用ブーツ内には、インナ部材がアウタ部材に摺接する際に潤滑性を付与するとともに、前記摺接に伴う摩擦熱を緩和する作用を営むグリースが封入される。

グリースは、継手用ブーツが緊締バンドを介してアウタ部材及び回転軸に緊締される前に継手用ブーツ内に供給される。この際に使用されるグリース供給手段としては、圧搾エアによってグリースを導出するエア式定量吐出装置が広汎に知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種のエア式定量吐出装置では、バレルに貯留されたグリースの吐出が繰り返されてその量が低減すると、前記バレル内に導入される圧搾エアの量が増加してしまう。これに伴いグリースの到達圧力が低下し、その結果、グリースの加圧不足が生じて吐出量が低下するという不具合が起こる。

このような不具合を解決するべく、特許文献２において、バレルの空気室の容積を補正することが提案されている。すなわち、特許文献２記載の技術では、吐出される液体が減少して液面が下降することに対応し、ピストンを移動させるようにしている。

実開平６−１０６９９号公報 実開平６−２４７４０号公報

特許文献２記載の技術においては、下降する液面の位置をセンサで検知するようにしている。従って、外乱等によってセンサの検出値が実際の値と異なる値を示した場合、ピストンの移動量に過不足が生じることになる。また、センサが液面の位置を検知してからピストンの移動量が決定されるまでにはタイムラグがあるので、この間に液体が吐出されて液面がさらに下降した場合、ピストンの移動量が不足してしまう。

このように、従来技術に係る定量吐出装置では、流動体の吐出量を一定とすることが容易ではないという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、簡素な構成でありながら流動体を略一定量で吐出することが可能な流動体吐出装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、流動体が流動する流通路に介装され、前記流動体を一旦貯留した後に吐出供給する流動体吐出装置であって、
前記流動体を貯留するための容器と、
前記流通路における前記容器への入口側を開閉する第１開閉手段と、
前記流通路における前記容器からの出口側を開閉する第２開閉手段と、
前記第２開閉手段が開放している際に前記容器から前記流動体を吐出させるためのピストンと、
前記ピストンを少なくとも前記流動体を吐出する方向に前進動作させるためのサーボモータと、
前記サーボモータの作用下に回転付勢されるボールねじと、
を有し、
前記ピストンは、前記サーボモータがボールねじを回転付勢した際、前記ボールねじに沿って変位するナットに押圧されることで前進動作して前記流動体を吐出させることを特徴とする。

この流動体吐出装置においては、サーボモータの作用下にボールねじが回転付勢され、これに伴って変位するナットにピストンが押圧される結果、容器に導入された流動体が吐出される。従って、サーボモータを介してのボールねじの回転量を制御することにより、ナットの変位量、ひいては流動体の吐出量を制御することが容易となる。サーボモータはこの種の制御が比較的容易であるので、サーボモータを採用したことにより、流動体の容器からの吐出量を略一定に維持することができる。

ナットの変位量は、容器に導入された流動体の全量が吐出されるように設定する必要は特にない。すなわち、ナットの変位量、換言すれば、ボールねじの回転量を、例えば、流動体の全導入量の８０％のみが吐出されるように制御するようにしてもよい。上記したように精度よく制御可能なサーボモータを採用しているので、この場合においても、流動体の容器からの吐出精度が維持される。

さらに、ピストンとボールねじとを互いに独立して動作可能とし、ピストンを容器に導入された流動体から押圧されてボールねじに臨む方向に指向して後退動作するように構成することが好ましい。この場合、流動体が容器に所定量導入されないときには、ピストンの変位量（後退動作量）が小さくなってボールねじから離間する。この離間を確認することにより、流動体の導入量異常が生じたことを認識することが可能となる。

この場合、前記ナットとピストンとの距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段によって測定された距離が予め設定された距離以上となった際に警告を発する警告手段とをさらに設けることが好ましい。流動体の導入量異常が生じたことを知覚することが極めて容易となるからである。

なお、前記流動体の好適な例としてはグリースを挙げることができる。この場合において、吐出された該グリースを受ける部材の好適な例としては、等速ジョイントの一端部を覆う継手用ブーツを挙げることができる。

本発明によれば、サーボモータを介して回転量が所定量に制御されたボールねじの作用下にピストンに所定の押圧力を付与することで、容器内の流動体を吐出するようにしている。このため、ピストンの前進動作量を容易に制御することができ、結局、前記流動体の吐出量を略一定に維持することができる。

上記の効果は、容器内に導入された流動体の全量を吐出しない場合であっても得ることができる。

以下、本発明に係る流動体吐出装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態に係る流動体吐出装置の概略全体正面図を図１に示す。この流動体吐出装置１０は、例えば、等速ジョイントのアウタ部材から回転軸までを覆う継手用ブーツ内にグリースを供給するためのグリース供給ラインに配設される。すなわち、該流動体吐出装置１０は、グリースが流動する配管チューブ１２、１４間に介装される。なお、以下においては、説明の便宜上、配管チューブ１２、１４のそれぞれを導入チューブ１２、吐出チューブ１４と表記する。導入チューブ１２内を流通するグリースには、所定の流動圧が常時付加されている。

流動体吐出装置１０は、シリンダ容器１６を具備する吐出機構１８と、開閉手段としての入口側バルブ２０及び出口側バルブ２２とを有し、これら吐出機構１８、入口側バルブ２０及び出口側バルブ２２は、フレーム２４に設けられた支持盤２６にステー２８によって位置決め固定されている。また、シリンダ容器１６と入口側バルブ２０、出口側バルブ２２の各々との間には、第１中継チューブ３０、第２中継チューブ３２が橋架されている。

さらに、シリンダ容器１６には、ピストン３４の一端部が挿入されている。このピストン３４の他端部には、鍔部３５が設けられている。ここで、図１は、ピストン３４が予め規定された所定ストロークまで下降した状態を示している。

吐出機構１８は、ボールねじ用ナット３６と、該ボールねじ用ナット３６に通されたボールねじ３８と、該ボールねじ３８を回転付勢するためのサーボモータ４０とを有する。ボールねじ用ナット３６は、後述するように、サーボモータ４０の作用下にボールねじ３８が回転付勢・停止することに伴い、該ボールねじ３８に案内されながら図１における上下方向に変位する。

前記支持盤２６において、ボールねじ用ナット３６の側方には、鉛直方向に沿って延在する案内レール４２ａ、４２ｂが敷設されている。これら案内レール４２ａ、４２ｂには、前記ボールねじ用ナット３６の両側部に連結された係合部材４４ａ、４４ｂが変位自在に係合されている。この係合により、ボールねじ用ナット３６が案内レール４２ａ、４２ｂに支持される。

また、ボールねじ用ナット３６の略中腹部より下方は、枠部４５が形成されることによって中空状に設けられている。これにより、ボールねじ用ナット３６の重量が低減されている。また、ボールねじ用ナット３６による偏荷重が解消されるので、枠部４５の下端面（四面状底面４６）の略中央に荷重が集中し、その結果、ピストン３４の略中心に押圧力が付与される。

そして、前記ピストン３４の上端面は、ボールねじ用ナット３６の下端面、すなわち、枠部４５の四面状底面４６に当接している。すなわち、本実施の形態においては、ピストン３４はボールねじ用ナット３６に連結されていない。

さらに、四面状底面４６には渦電流式センサ４７が設置されている。この渦電流式センサ４７は、後述するように、四面状底面４６とピストン３４に設けられた鍔部３５の上端面との距離を測定する距離測定手段として機能する。

なお、支持盤２６において、案内レール４２ｂの下端部近傍、及び中腹部より若干上方には、それぞれ、第１磁力センサ４８、第２磁力センサ５０が位置決め固定されている。

ボールねじ３８は、サーボモータ４０の回転軸５２に連結されている。この連結により、サーボモータ４０の作用下にボールねじ３８を回転付勢・停止することが可能となる。

以上の構成において、サーボモータ４０は、前記回転軸５２が鉛直下方を臨むようにしてステー２８に支持されている。また、サーボモータ４０は、図示しない制御回路に電気的に接続されており、該制御回路の制御作用下に付勢・停止される。この制御回路には、渦電流式センサ４７、第１磁力センサ４８、第２磁力センサ５０及び図示しない警告ブザーも電気的に接続されている。

本実施の形態に係る流動体吐出装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

この流動体吐出装置１０へのグリースの供給、及び該流動体吐出装置１０からのグリースの吐出は、図１に示す状態から以下のようにして遂行される。すなわち、先ず、シリンダ容器１６にグリースを充填するべく、入口側バルブ２０が開放される。所定の圧力が付加されて導入チューブ１２内を流通し、入口側バルブ２０によって堰止されていたグリースは、該入口側バルブ２０が開放されることに伴って、第１中継チューブ３０を経てシリンダ容器１６に導入される。

この導入に伴い、シリンダ容器１６でグリースの界面が上昇し、前記ピストン３４を押圧し始める。グリースの導入が続行され、最終的に、グリースのピストン３４への押圧力がピストン３４のグリースへの押圧力を上回るようになると、ピストン３４が上昇、換言すれば、後退動作を開始する。

なお、前記サーボモータ４０は予め付勢されており、従って、ボールねじ用ナット３６は、案内レール４２ａ、４２ｂに案内されながら、ピストン３４の上昇速度に対応する速度で図１における上方に変位する。このため、ピストン３４の上端面がボールねじ用ナット３６の四面状底面４６に当接した状態が保たれる。この場合、ピストン３４の上昇速度が比較的緩慢であるので、ピストン３４の上昇に伴っていわゆる鳴き音が発生することも回避される。また、ピストン３４をはじめとする吐出機構１８の構成部材の経時劣化を抑制することもできる。

この上昇の間、渦電流式センサ４７は、ピストン３４の鍔部３５の上端面と四面状底面４６との距離を常時測定し、その結果は、信号として前記制御回路に送られる。

ここで、グリースが所定量導入されない場合には、ピストン３４の上方への変位量（後退動作量）が小さくなる。このため、図２に示すように、ピストン３４の上端面がボールねじ用ナット３６の四面状底面４６から離間する。最終的に、渦電流式センサ４７によって測定される鍔部３５と四面状底面４６との距離が前記制御回路に予め入力された許容限界値以上となると、該制御回路は、前記警告ブザーを作動させる制御信号を発する。作業者は、この警告ブザーの音を知覚することによって、グリースの導入量異常が生じたことを認識することができる。

ボールねじ用ナット３６が図３に示す所定の位置まで上昇したことによってサーボモータ４０が所定量回転すると、該サーボモータ４０は、「所定量の回転が終了した」との伝達信号を前記制御回路に発する。これを受けた制御回路は、「所定量のグリースが充填されることに伴い、ピストン３４の所定ストロークまでの上昇動作が終了した」と判断し、入口側バルブ２０を閉止する制御信号を発する。これにより入口側バルブ２０が閉止され、シリンダ容器１６へのグリースの供給が停止される。

このように、サーボモータ４０が所定量回転したことを検出してグリースの供給を停止するようにしたことにより、略所望量のグリースをシリンダ容器１６内に充填することができる。すなわち、本実施の形態によれば、グリースの充填量を略一定に制御することが著しく容易となる。また、グリースの導入量異常が生じたときには、警告ブザーが作動することで作業者が認識することができる。

次に、制御回路は、出口側バルブ２２を開放する信号を発する。さらに、制御回路は、サーボモータ４０の回転付勢力を大きくする制御信号を発し、これによりボールねじ３８が順方向に回転付勢される。

これに追従してボールねじ用ナット３６が案内レール４２ａ、４２ｂに沿って下降し、その結果、ピストン３４が下方に変位、すなわち、前進動作してシリンダ容器１６内のグリースを押圧する。押圧されたグリースは、第２中継チューブ３２及び出口側バルブ２２を経て吐出チューブ１４に流通される。勿論、ピストン３４が下方に変位する間、鍔部３５の上端面に四面状底面４６が当接していることが渦電流式センサ４７によって検知される。

ピストン３４は、サーボモータ４０の回転軸５２が所定量回転するまで、換言すれば、シリンダ容器１６内に充填されたグリースの所定量が導出されるまで下降し、図１に示す状態に戻る。一方、吐出チューブ１４の図示しない開口端は、継手用ブーツの内部に挿入されており、従って、吐出チューブ１４に導出されたグリースは、継手用ブーツの内部に向けて吐出される。

その一方で、回転軸５２を所定量回転させたサーボモータ４０は、前記制御回路に「ピストン３４の所定ストロークまでの下降動作が終了した」との伝達信号を発する。この伝達信号を受けた制御回路は、サーボモータ４０の回転付勢力を低減するとともに、出口側バルブ２２を閉止する。

このように、本実施の形態においては、サーボモータ４０の制御作用下にピストン３４を変位させるようにしている。これにより、グリースの吐出量を略一定とすることができる。

すなわち、本実施の形態に係る流動体吐出装置１０によれば、グリースの充填量及び吐出量の双方を略一定に維持することができる。従って、継手用ブーツに向けて吐出されるグリースの量を略一定とすることができる。

以上の変位動作において、ボールねじ用ナット３６が過度に上方に変位し、その所定部位が第２磁力センサ５０の設置位置まで到達した場合、その到達を検知した第２磁力センサ５０は、前記制御回路に「異常上昇」の信号を発する。逆に、ボールねじ用ナット３６が過度に下方に変位し、前記所定部位と同一又は異なる部位が第１磁力センサ４８の設置位置まで到達した場合には、第１磁力センサ４８が制御回路に「異常下降」の信号を発する。この信号を受けた制御回路は、警告信号を警告ブザーに送る一方、サーボモータ４０を強制停止する。

なお、上記した実施の形態においては、流動体としてグリースを例示して説明したが、流動体は特にこれに限定されるものではなく、流動可能なものであればよい。すなわち、液体又は気体であってもよいし、接着剤やスラリー等の粘弾性体であってもよい。

また、流動体を受ける部材も継手用ブーツに特に限定されるものではない。例えば、接着剤を吐出する場合であれば、接合するワークに向けて接着剤を吐出すればよい。

さらに、ピストン３４の上端部とボールねじ用ナット３６の下端部とを連結するようにしてもよい。この場合、サーボモータ４０は、ボールねじ用ナット３６を介してピストン３４を前進動作させるのみならず、後退動作にも寄与する。この構成においては、シリンダ容器１６内に所定量のグリース（流動体）が導入されたことを検知する検知手段、例えば、センサ等を設けるようにすると、所定量を超えるグリース（流動体）がシリンダ容器１６内に導入されたりすることや、グリース（流動体）のシリンダ容器１６内への導入量が所定量未満となったりすることを確実に回避できるので好適である。

本実施の形態に係る流動体吐出装置の概略全体正面図である。 図１の流動体吐出装置を構成するピストンの先端部、及びボールねじ用ナットの下端部近傍を拡大して示す要部拡大正面説明図である。 図１の流動体吐出装置の吐出機構を構成するピストンが所定ストロークまで上昇した状態を示す概略全体正面図である。

符号の説明

１０…流動体吐出装置 １２、１４…配管チューブ
１６…シリンダ容器 １８…吐出機構
２０…入口側バルブ ２２…出口側バルブ
３４…ピストン ３５…鍔部
３６…ボールねじ用ナット ３８…ボールねじ
４０…サーボモータ ４２ａ、４２ｂ…案内レール
４７…渦電流式センサ ４８、５０…磁力センサ

Claims (4)

1. 流動体が流動する流通路に介装され、前記流動体を一旦貯留した後に吐出供給する流動体吐出装置であって、
   前記流動体を貯留するための容器と、
   前記流通路における前記容器への入口側を開閉する第１開閉手段と、
   前記流通路における前記容器からの出口側を開閉する第２開閉手段と、
   前記第２開閉手段が開放している際に前記容器から前記流動体を吐出させるためのピストンと、
   前記ピストンを少なくとも前記流動体を吐出する方向に前進動作させるためのサーボモータと、
   前記サーボモータの作用下に回転付勢されるボールねじと、
   を有し、
   前記ピストンは、前記サーボモータがボールねじを回転付勢した際、前記ボールねじに沿って変位するナットに押圧されることで前進動作して前記流動体を吐出させることを特徴とする流動体吐出装置。
2. 請求項１記載の流動体吐出装置において、前記ピストンは、前記容器に導入された前記流動体から押圧されて前記ボールねじに臨む方向に指向して後退動作することを特徴とする流動体吐出装置。
3. 請求項２記載の流動体吐出装置において、前記ナットと前記ピストンとの距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段によって測定された距離が予め設定された距離以上となった際に警告を発する警告手段とをさらに有することを特徴とする流動体吐出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の流動体吐出装置において、前記流動体としてのグリースを、等速ジョイントの一端部を覆う継手用ブーツの内部に向けて吐出することを特徴とする流動体吐出装置。

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