JP2008000717A

JP2008000717A - ディスペンサ装置

Info

Publication number: JP2008000717A
Application number: JP2006174273A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Morinishi; 智史森西; Hirokazu Kawada; 弘和河田; Tomoyasu Shiomi; 友康塩見
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】本発明は、液体を一定量精度よく吐出でき、かつ液垂れを防止できるディスペンサ装置を提供する。
【解決手段】本発明のディスペンサ装置１は、回転駆動手段の駆動に連動するピストンロッド１７と、このピストンロッド１７が挿入されるシリンダ２１と、このシリンダ２１に付設された液体吐出用バルブ２３と、この液体吐出用バルブ２３に連結されたノズル２８とから構成されるディスペンサ装置において、前記液体吐出用バルブ２３はノズル２８へ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ２１内の圧力変化を受けて同位置からノズル２８へ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁２６と、前記ボール弁２６が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有する構成である。本発明のディスペンサ装置１は、吐出完了後、ノズル２８先端には液体が残留しないため、液体が飛散しない。

【選択図】図１

Description

本発明は、液体を一定量精度よく吐出でき、かつ液垂れを防止できるディスペンサ装置に関する。

従来、液体を定量吐出させるためのディスペンサ装置としては、特許文献１に開示されたものがある。このディスペンサ装置１０１の構成を図面に基づき説明する。図６ないし図７において、１０１はディスペンサ装置であり、このディスペンサ装置１０１は充填ユニット１０２と、その充填ユニット１０２を制御する制御装置１０３とで構成されている。この充填ユニット１０２は支持台１５０を有しており、この支持台１５０の下部には液体を充填可能に構成されたシリンダ１２０が取り付けられ、このシリンダ１２０の下端にはノズル１２１が付設されている。前記支持台１５０の上部には回転駆動手段としてサーボモータ１０５が取り付けられており、このサーボモータ１０５の上部には回転角検出手段としてエンコーダ１０４が取り付けられている。このサーボモータ１０５の駆動軸１０５ａにはボールねじ軸１０６ａが連結されており、このボールねじ軸１０６ａには軸受けナット１０６ｂが前記ボールねじ軸１０６ａの溝内を転動可能に構成された転動ボール１０６ｃを介して螺合されている。この軸受けナット１０６ｂは、移動ブロック１０７に取り付けられており、しかも、この移動ブロック１０７は前記支持台１５０に取り付けられたリニアレール１０７ａ上を移動可能に取り付けられている。また、この移動ブロック１０７にはピストンロッド１０８ａの一端が取り付けられており、このピストンロッド１０８ａに連結されたピストン１０８がシリンダ１２０内を往復可能に構成されている。

さらに、このディスペンサ装置１０１は、前記ピストン１０８がシリンダ１２０内の下限位置にある状態で、床板２０３上の液体容器２０２内に前記ノズル１２１を差し込む。この状態で前記シリンダ１２０のピストン１０８を後退させてシリンダ１２０内に液体２０１を充填させる。その後、前記サーボモータ１０５を駆動させ、前記ピストン１０８を下げることにより、前記シリンダ１２０内の液体に圧力が加わり、液体がノズル１２１から吐出され、被供給部材２０４上に液体２０１が供給されるように構成されている。

特開２００４−１０９４４８号公報

上記のようなディスペンサ装置１０１の場合、ピストン１０８の往復移動によって一定量の液体が押し出される際、液体の粘度、表面張力などによってノズル１２１の先端には液体が残留してしまう。そのため、充填ユニット１０２移動時やサーボモータ１０５の振動によって、ノズル１２１先端に残留した液体が飛散する問題があった。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、液体を定量吐出し、かつ液垂れの防止を目的としている。

本発明は上記課題を解決することを目的として、回転駆動手段と、この回転駆動手段の駆動軸に連結されたねじ軸あるいはボールねじ軸と、ねじ軸あるいボールねじ軸に螺合された軸受けナットと、この軸受けナットに連動するピストンロッドと、このピストンロッドが挿入されるシリンダと、このシリンダに付設された液体吐出用バルブと、この液体吐出用バルブに連結されたノズルとを有するツールユニットと、前記ピストンロッドの軸方向移動位置を制御可能な制御装置とから構成されるディスペンサ装置において、前記液体吐出用バルブはノズルへ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ内の圧力変化を受けて同位置からノズルへ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁と、前記ボール弁が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有する構成である。また、少なくとも摺動案内孔が設けられる部位とボール弁のどちらか一方は弾性部材で構成されている。さらに、制御装置は、ピストンロッド後退動作を二段階で行うように構成されている。

本発明のディスペンサ装置では、液体吐出完了時において、ノズル先端に液ダレ部が残留する。この状態でしばらくすると、シリンダ内の圧力が低下していく。これにともない、ボール弁はバルブの流路を塞ぐように付勢されているので、ボール弁がリングに接する位置まで後退し、シリンダ内がボール弁とリングとにより閉状態となる。この状態から、ピストンロッドを後退させると、シリンダの圧力が急激に低下して、シリンダ内が負圧になる。そのため、リング端に接する位置にあるボール弁が液体吐出用バルブの流路を塞ぐ位置まで後退する。このボール弁の後退により、ノズル内の残留液がノズル内に移動し、同時にノズル先端から液ダレ部はノズル内に引き込まれる。これにより、ツールユニット移動時や予測不可能な衝撃がツールユニットに加わっても液体が飛散しない。また、ピストンロッド後退動作を二段階で行うことにより、サイクル終了時のピストンロッドの位置を下死点よりも少し上昇した位置にすることができる。この場合、ツールユニット内に残留する液体が少量になり、供給液を交換する際、廃棄液を少なくできる。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１ないし図５において、１はディスペンサ装置であり、ツールユニット２と、このツールユニット２を制御する制御装置３とで構成されている。前記ツールユニット２は、例えばロボット（図示せず）等のアーム（図示せず）に取り付け可能に構成されている。このツールユニット２は、回転駆動手段の一例としてＡＣサーボモータ１１を有し、このＡＣサーボモータ１１の上部には回転角検出手段として、エンコーダ１２が取り付けられている。また、このＡＣサーボモータ１１はケース５０の上部に取り付けられており、このＡＣサーボモータ１１の駆動軸１１ａには、同軸線上に延びるねじ軸１４の一端が連結されている。このねじ軸１４には軸受けナット１５が螺合されており、この軸受けナット１５には前記ケース５０内で移動自在な連接スリーブ１６が固定されている。この連接スリーブ１６は、外周面の一部に、軸線の延びる方向に溝１６ａを有し、この溝１６ａには前記ケース５０の外側から回り止めねじ５２が取り付けられている。この軸受けナット１５はねじ軸１４の回転を受けると、往復移動するように構成されている。また、連接スリーブ１６の他端にはピン５３によってピストンロッド１７の一端が連結されており、このピストンロッド１７は連結具５１を介して前記ケース５０の下部に取り付けられたシリンダ２１のピストンを兼用し、このピストンロッド１７は常時下死点よりも少し上昇した位置で停止するように構成されている。さらに、このピストンロッド１７は前記シリンダ２１孔内を摺動可能に構成されており、このシリンダ２１の孔下端部は先細に形成されている。

前記シリンダ２１の側面には、液体が通過可能に構成された液体吸入用バルブ２２が取り付けられ、この液体吸入用バルブ２２はチェック弁２２ａを有している。このチェック弁２２ａは液体吸入時には開放され、液体吐出時は閉止されるように構成されている。

シリンダ２１の底面には、液体を吐出可能に構成された液体吐出用バルブ２３の一端が前記シリンダ２１内の液体を通過可能に取り付けられている。この液体吐出用バルブ２３は上側バルブケース２３ａと下側バルブケース２３ｂとパッキン２４とリング２５とボール弁２６とばね２７とから構成されており、前記上側バルブケース２３ａと下側バルブケース２３ｂとは軸線に沿って延びる貫通孔を有している。この貫通孔は、前記シリンダ２１孔の下端部よりも細く形成され、前記シリンダ２１内の液体を通過可能に構成されている。また、この貫通孔は前記第一段部と第二段部とを有しており、この第一段部には前記パッキン２４が組み込まれ、かつ前記第二段部には前記リング２５が組み込まれている。このリング２５は貫通孔を有しており、この貫通孔は前記ボール弁を収容可能に形成されている。前記パッキン２４およびリング２５は、前記下側バルブケース２３ｂの一端が前記上側バルブケース２３ａの他端に連結される際、挟持されるように構成されている。また、下側バルブケース２３ａは段付貫通孔を有し、この段付貫通孔内には前記ボール弁２６がばね２７によりパッキン２４側に付勢されて配置されている。このボール弁２６は、ばね２７の付勢により、常時パッキン２４に当接して液体吐出用バルブ２３の流路を塞ぎ、上側から所定圧が作用することで流路を開放するように構成されている。これらのリング２５とボール弁２６とは、例えば鉄やステンレスなどの金属で構成されており、このボール弁２６の直径は前記リング２５の孔の内径に等しく、ボール弁２６がリング２５孔内面に接し摺動可能に構成されている。つまり、このリング２５の孔がボール弁２６の摺動案内孔であり、ボール弁２６は摺動案内孔の長さ分を摺動する構成である。さらに、前記下側バルブケース２３ａには前記ノズル２８が前記液体吐出用バルブ２３内の液体を通過可能に取り付けられており、このノズル２８から液体が吐出されるように構成されている。なお、前記リング２５とボール弁２６との少なくともどちらか一方は、鉄やステンレスなどの金属でなく、ゴムなどの弾性部材で構成されてもよい。また、前記リング２５に代え、前記液体吐出用バルブ２３の貫通孔の一部またはノズル２８の貫通孔の一部をボール弁２６の直径に等しい内径でかつ前記ボール弁２６を完全に収容可能な長さに形成し、これを摺動案内孔としてもよい。さらに、前記ツールユニット２のねじ軸１４に代え、ボールねじ軸を用いた構成であってもよい。

制御装置３は、前記ＡＣサーボモータ１１の駆動軸１１ａの回転角を制御可能に構成されており、駆動軸１１ａの回転角により設定吐出量に応じて軸受けナット１５の上限位置を決定するように構成されている。具体的には、この制御装置３はスタート信号により、ＡＣサーボモータ１１を正回転させて前記軸受けナット１５を上昇させ、下死点よりも少し上昇した位置にあるピストンロッド１７を上限位置まで上昇させるように構成されている。また、この制御装置３はＡＣサーボモータ１１を逆転させて軸受けナット１５を下降させ、上限位置にあるピストンロッド１７を下死点まで下降させるように構成されている。さらに、この制御装置３は、ピストンロッド１７を下死点で停止させた状態でしばらくすると、ＡＣサーボモータ１１を正回転させて軸受けナット１５を下限位置から少し上昇した位置で停止させ、ピストンロッド１７を下死点から少し上昇させた位置で停止させるように構成されている。

この構成によるディスペンサ装置１の動作を説明する。まず、ＡＣサーボモータ１１の駆動軸１１ａを正転駆動させると、その駆動軸１１ａに連結されたねじ軸１４も正転駆動する。その時、ねじ軸１４に螺合している軸受けナット１５は後退するので、連接スリーブ１６とピストンロッド１７も上限位置まで後退する。この時、図２に示すように、シリンダ２１内の圧力が低下し、液体吐出用バルブ２３内のボール弁２６はパッキン２４を強く押圧して流路を完全に塞ぐ一方、液体吸入用バルブ２２内のチェック弁２２ａが開き、液体吸入用バルブ２２からシリンダ２１内に液体が吸入される。次に、ＡＣサーボモータ１１を逆転駆動させると、その駆動軸１１ａに連結されたねじ軸１４も逆転する。その間、軸受けナット１５はねじ軸１４に沿って前進するので、ピストンロッド１７および連接スリーブ１６も前進する。この時、ピストンロッド１７がシリンダ２１内を前進すると、シリンダ２１内の圧力が上昇し、図３に示すように、液体吸入用バルブ２２内のチェック弁２２ａが閉止する一方、前記液体吐出用バルブ２３内のボール弁２６が液体の吐出方向へ押し出され、リング２５からも離脱する。そのため、シリンダ２１内の液体は、ピストンロッド１７が下死点に達することによってノズル２８から所定量吐出され、シリンダ２１ないしノズル２８内の全ての液体が吐出されると液体の吐出が完了する。前記ピストンロッド１７が下死点に達した状態でしばらくすると、図４に示すように、シリンダ２１内の圧力が下降するとともに、ばね２７の付勢力によりボール弁２６がリング２５の孔端に接する位置に復帰し、これによりシリンダ２１からボール弁２６までの液体の流路が閉鎖される。この状態で、ピストンロッド１７の先端を図５のＡ線の位置まで後退させ停止させると、シリンダ２１内が急激に負圧になるのとともに、ばね２１の付勢力によりボール弁２６が流路を閉鎖したままリング２５の孔を摺動してパッキン２４に圧接するまで移動する。この移動量分が液体吐出用バルブ２３ないしノズル２８内の容積変化となり、このボール弁２６の移動量分に等しいノズル２８内の液体がノズル２８内を移動し、同時にノズル２８先端から液ダレ部６０がノズル２８内に引き込まれる。このため、ツールユニット２移動時や予測不可能な衝撃がツールユニット２に加わっても、ノズル２８先端には液ダレ部６０が無いため、液体が飛散しない。また、このディスペンサ装置１ではボール弁２６を押し上げる際、ボール弁２６にはばね２７の付勢力とシリンダ２１内へ引き込まれる圧力とが加わる。そのため、ばね２７の付勢力のみでボール弁２６を押し上げられる場合よりも早くボール弁を引き上げることが可能になり、次の吐出動作に移る時間が短縮される。さらに、ピストンロッド１７が下死点よりも少し上昇した位置でサイクルを終えるため、ツールユニット２内に残留する液体が少量になる。そのため、供給液を交換する際の廃棄液量を少なくできる。

なお、前記リング２５とボール弁２６との少なくともどちらか一方が弾性部材で構成される場合、ボール弁２６の直径はリング２５の内径より少し大きく構成される。例えば、前記リング２５は弾性部材で構成され、前記ボール弁２６が金属で構成される場合、図４に示すように液体の吐出が完了して、前記シリンダ２１内の圧力が下降するとともに、前記ばね２１の付勢力によりボール弁２６はリング２５の孔端に接する位置まで押し上げられた状態で停止する。ここで、図５に示すように前記ピストンロッド１７を後退させると、シリンダ２１内が負圧になり、前記ボール弁２６には、ばね２７の付勢力とシリンダ２１内へ引き込まれる圧力とが働く。これら付勢力と圧力とを受け、ボール弁２６は弾性変形する。この弾性変形によって、ボール弁２６はリング２５孔内に入り込む。これにより液体吐出用バルブ２３ないしノズル２８の容積変化が生じ、これに等しいノズル２８内の液体がノズル２８内を移動するため、ノズル２８先端から液ダレ部６０がノズル２８内に引き込まれる。

上記の構成であるため、リング２５の内径とボール弁２６の直径とは同径でなくてもよいので、リング２５とボール弁２６とは弾性部材で形成されたほうが、金属で形成された場合に比べ、簡単に加工できる。また、ボール弁２６が金属でなく弾性部材で構成されれば、ボール弁２６の質量は小さくできる。このため、ボール弁２６がリング２５孔端に接し、リング２５孔内に完全に押し上げられるまでの時間を短縮でき、次の吐出動作に移る時間が前述の構成よりもさらに短縮できる。さらに、実施形態では、ピストンロッド１７は下死点よりも少し上昇した位置で１サイクルを終えるように構成されているが、上死点から下降して、上死点に復帰するまでを１サイクルとしてもよい。

本発明の構成図本発明の液体吸入時における拡大要部動作説明図本発明の液体吐出時における拡大要部動作説明図本発明の液体吐出完了時における拡大要部動作説明図本発明の滴残留吸入時における拡大要部動作説明図従来例の構成図および液体吸入時の動作説明図従来例の構成図および液体吐出時の動作説明図

符号の説明

１ディスペンサ装置
２ツールユニット
３制御装置
１１ＡＣサーボモータ
１１ａ駆動軸
１２エンコーダ
１４ねじ軸
１５軸受けナット
１６連接スリーブ
１７ピストンロッド
２１シリンダ
２２液体吸入用バルブ
２２ａチェック弁
２３液体吐出用バルブ
２３ａ上側バルブケース
２３ｂ下側バルブケース
２４パッキン
２５リング
２６ボール弁
２７ばね
２８ノズル
５０ケース
５１連結具
５２回り止めねじ
５３ピン
６０液ダレ部
１０１ディスペンサ装置
１０２充填ユニット
１０３制御装置
１０４エンコーダ
１０５サーボモータ
１０５ａ駆動軸
１０６ａボールねじ軸
１０６ｂ軸受けナット
１０７移動ブロック
１０７ａリニアレール
１０８ピストン
１０８ａピストンロッド
１２０シリンダ
１２１ノズル
１５０支持台
２０１液体
２０２液体容器
２０３床板
２０４被供給部材

Claims

回転駆動手段と、この回転駆動手段の駆動軸に連結されたねじ軸あるいはボールねじ軸と、ねじ軸あるいボールねじ軸に螺合された軸受けナットと、この軸受けナットに連動するピストンロッドと、このピストンロッドが挿入されるシリンダと、このシリンダに付設された液体吐出用バルブと、この液体吐出用バルブに連結されたノズルとを有するツールユニットと、前記ピストンロッドの軸方向移動位置を制御可能な制御装置とから構成されるディスペンサ装置において、液体吐出用バルブは、ノズルへ液体が吐出しないよう流路を閉鎖する位置に常時付勢されるとともに、シリンダ内の圧力変化を受けて同位置からノズルへ液体を吐出するよう流路を開放する位置に移動するボール弁と、前記ボール弁が流路を閉鎖したまま所定量摺動できる長さの摺動案内孔とを有することを特徴とするディスペンサ装置。
少なくとも摺動案内孔が設けられる部位とボール弁のどちらか一方は弾性部材で成ることを特徴とする請求項１に記載のディスペンサ装置。
制御装置は、ピストンロッド後退動作を二段階で行うように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスペンサ装置。