JP2008036543A - Nozzle apparatus - Google Patents

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Yasuaki Ichinose
康明 一瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle apparatus which can control to a desired discharging amount in spite of the viscosity of a liquid. <P>SOLUTION: The nozzle apparatus has a laminated piezo-electric actuator 18 for opening/closing a discharging opening 6 of a nozzle 7 and a nozzle opening/closing member 9 for opening/closing the discharging opening 6, which is fixed at one end of the laminated piezo-electric actuator 18. The nozzle apparatus has a piezo-electric actuator 27 for controlling the discharging amount of the liquid by adjusting the volume of a liquid room 5 and a diaphragm 31 for dividing a position area of the liquid room 5 and the piezo-electric actuator 27, one end of which is fixed. The discharging amount proportional to the deviation amount of the piezo-electric actuator 27 can be obtained by driving the actuator 18, 27 on a suitable timing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズル装置に関する。   The present invention relates to a nozzle device.

近年、電子機器においては小型高密度化に伴い個々のパーツを接着剤で接着する傾向にあるとともに、接着材の塗布量も微量化の傾向がある。   In recent years, electronic devices tend to adhere individual parts with an adhesive as the size and density increase, and the amount of adhesive applied tends to be reduced.

このため、接着材の塗布に用いられるノズル装置としては、微量な接着材の塗布量を制御可能であるとともに、パーツの種類に応じた塗布量の変更や、気温などの条件により粘度が変化しても塗布量が変化しない高精度のものが要求される。   For this reason, as a nozzle device used for applying adhesive, the amount of adhesive applied can be controlled, and the viscosity changes depending on the change in the amount applied depending on the type of parts and conditions such as temperature. However, a high-precision one that does not change the coating amount is required.

また、搬送中の品物に文字やロゴを印字するマーキング装置においてはライン速度の高速化に伴い高応答性と同時に大小文字の混在するマーキングが要求され文字毎のドットサイズの設定が必要となる。   In addition, in a marking device that prints characters and logos on goods being conveyed, as the line speed increases, marking with mixed case is required as well as high responsiveness, and it is necessary to set the dot size for each character.

このため、やはり、マーキング装置が備えるノズル装置にも、同様に、高精度のものが要求される。   For this reason, the nozzle device provided in the marking device is also required to have a high accuracy.

従来のノズル装置は吐出材(接着材、インキなど)を空気圧又はポンプなどにより加圧しノズル内の弁を一定時間開くことにより吐出材を吐出する方式や、弁を設けずに一定時間空気圧で加圧することにより吐出材を吐出する方式である。   In the conventional nozzle device, the discharge material (adhesive, ink, etc.) is pressurized by air pressure or a pump and the valve in the nozzle is opened for a certain time, or the discharge material is discharged for a certain time without providing a valve. In this method, the discharge material is discharged by pressing.

しかし、これらの方式では加圧力の変化や吐出材の濃度変化(粘度変化)により吐出量が大きく変化してしまう。   However, in these methods, the discharge amount greatly changes due to a change in the applied pressure or a change in the concentration (viscosity change) of the discharge material.

図7は鋼板の疵検査結果情報を鋼板側端部にドットパターンでマークする従来のノズル装置1000を示す側断面図である。   FIG. 7 is a side cross-sectional view showing a conventional nozzle device 1000 for marking the steel plate wrinkle inspection result information with a dot pattern on the steel plate side end.

図7に示すように、従来のノズル装置1000は、塗料を加圧状態で貯留する液室1001と、塗料を吐出する吐出口1002を有するノズルチップ1003と、液室1001内に配置されたニードル弁1004と、このニードル弁1004の基端部に固定されたプランジャー(可動鉄心)1005と、このプランジャー1005を吸着可能な固定鉄心1006と、この固定鉄心1006の周囲に配置されたコイル1007と、を備えている。   As shown in FIG. 7, a conventional nozzle device 1000 includes a liquid chamber 1001 that stores paint in a pressurized state, a nozzle tip 1003 that has a discharge port 1002 that discharges the paint, and a needle disposed in the liquid chamber 1001. A valve 1004, a plunger (movable iron core) 1005 fixed to the base end portion of the needle valve 1004, a fixed iron core 1006 capable of adsorbing the plunger 1005, and a coil 1007 disposed around the fixed iron core 1006 And.

このようなノズル装置1000においては、コイル1007に印加するパルス状の電流によりプランジャー1005が固定鉄心1006に吸引されるのに伴い、ニードル弁1004の先端が吐出口1002より離間し、該吐出口1002より液室1001内の塗料が吐出される。これにより、鋼板端部にドットを形成する。   In such a nozzle device 1000, the tip of the needle valve 1004 is separated from the discharge port 1002 as the plunger 1005 is attracted to the fixed iron core 1006 by the pulsed current applied to the coil 1007, and the discharge port From 1002, the paint in the liquid chamber 1001 is discharged. Thereby, a dot is formed in the steel plate edge part.

図8はノズル装置1000によりドットが形成される鋼板を示す図である。   FIG. 8 is a view showing a steel plate on which dots are formed by the nozzle device 1000.

鋼板1010を図8の矢印A方向に搬送しながら、該鋼板の側端部にノズル装置1000によりドットが形成される。   While conveying the steel plate 1010 in the direction of arrow A in FIG. 8, dots are formed by the nozzle device 1000 at the side end of the steel plate.

最初に形成されるドットは基準位置を示すスタートビットである。次に形成されるドットは疵サイズL、その次の2個のドットは疵サイズM、その次の3個のドットは疵サイズSを示す。   The first dot formed is a start bit indicating the reference position. The dots to be formed next are the heel size L, the next two dots are the heel size M, and the next three dots are the heel size S.

ドットピッチは例えば5mmに設定されている。   The dot pitch is set to 5 mm, for example.

スタートビットに相当する最初のドットが欠如すると疵サイズ情報は不明確なものとなってしまう。   If the first dot corresponding to the start bit is missing, the wrinkle size information will be unclear.

疵が発生する頻度は小さく最初のドットが欠如する場合があるため、それを防止するためにドットサイズを大きく設定している。   Since the frequency of wrinkles is small and the first dot may be missing, the dot size is set large in order to prevent it.

それでも、インキの使用時間が経過するに従い揮発成分が揮発し粘度が上昇すること、液室内のインクの成分の粒子同士が再結合し粘度が上昇することなどにより吐出量が減少しドット径が小さくなる。   Nevertheless, as the ink usage time elapses, the volatile components volatilize and the viscosity increases, and the ink particles in the liquid chamber recombine with each other to increase the viscosity. Become.

また、一日の間の気温変化によってもドット径が変化してしまう。   Also, the dot diameter changes due to temperature changes during the day.

これは、インクの粘度変化により配管内の圧力損失が変化することと、例えば口径が0.3mm以下のノズルを通過する際の抵抗が変化するためであり、吐出量は粘度の影響を大きく受ける。   This is because the pressure loss in the pipe changes due to a change in the viscosity of the ink, and the resistance when passing through a nozzle having a diameter of 0.3 mm or less, for example, changes. The discharge amount is greatly affected by the viscosity. .

上述のように接着材、塗料、インキなどの液体は種類によりそれぞれ粘度・流動性が異なり、またそれらの温度係数も異なる。   As described above, liquids such as adhesives, paints, and inks have different viscosities and fluidity depending on the types, and their temperature coefficients also differ.

また、周囲温度の高い工場内の現場においてはインキ、接着材などの溶剤の揮発が激しく、従来のノズル装置では吐出量を一定に保つことができない。   In addition, in the factory where the ambient temperature is high, the solvent such as ink and adhesive is volatile and the conventional nozzle device cannot keep the discharge amount constant.

また吐出材の種類に応じてその塗布量を任意の設定値に自動変更することは不可能である。   Also, it is impossible to automatically change the coating amount to an arbitrary set value in accordance with the type of discharge material.

また、上記のノズル装置1000では、微少な吐出量の制御が困難である。   In the nozzle device 1000 described above, it is difficult to control a minute discharge amount.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、微少な吐出量の制御が可能であるとともに、液体の粘度・流動性にかかわらず所望の吐出量に制御することが可能なノズル装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can control a minute discharge amount, and can control the discharge amount to a desired amount regardless of the viscosity and fluidity of the liquid. An object is to provide a possible nozzle device.

上記課題を解決するため、本発明のノズル装置は、液体を貯留する液室と、前記液室内の液体を吐出対象物に対して吐出する吐出口を有するノズルと、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの一端に固定され前記吐出口を開閉するノズル開閉部材と、前記積層圧電アクチュエータの他端に固定され前記ノズル開閉部材よりも重い錘と、前記ノズル開閉部材を前記吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく前記錘及び前記積層圧電アクチュエータを介して前記ノズル開閉部材を前記吐出口側に付勢する弾性体と、を有し、前記積層圧電アクチュエータを伸長した状態では前記ノズル開閉部材により前記吐出口を閉塞する一方で、前記吐出口を閉塞した状態から瞬時に前記積層圧電アクチュエータを短縮することにより前記ノズル開閉部材を前記吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構と、圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの一端が固定され前記液室と前記圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を有し、前記圧電アクチュエータの伸縮に応じて前記液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構と、を備え、前記ノズル開閉機構により前記吐出口を開いたタイミングで、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを伸長させ前記ダイヤフラムを前記液室側に押し出し前記液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を前記吐出口を介して吐出対象物に吐出することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a nozzle device of the present invention includes a liquid chamber for storing liquid, a nozzle having a discharge port for discharging the liquid in the liquid chamber to a discharge target, a laminated piezoelectric actuator, and the laminated A nozzle opening / closing member fixed to one end of the piezoelectric actuator and opening / closing the discharge port, a weight fixed to the other end of the laminated piezoelectric actuator and heavier than the nozzle opening / closing member, and the nozzle opening / closing member pressed against the discharge port An elastic body that urges the nozzle opening / closing member toward the discharge port through the weight and the laminated piezoelectric actuator to close the discharge opening, and the nozzle opening / closing member is extended in the extended state of the laminated piezoelectric actuator. While the discharge port is closed by this, the laminated piezoelectric actuator is shortened instantaneously from the state where the discharge port is closed, thereby A nozzle opening / closing mechanism that opens the discharge port by separating the valve opening / closing member from the discharge port, a piezoelectric actuator, and a diaphragm that fixes one end of the piezoelectric actuator and separates the liquid chamber from the region where the piezoelectric actuator is disposed. And a liquid discharge amount control mechanism capable of changing the volume of the liquid chamber according to expansion and contraction of the piezoelectric actuator, and the liquid discharge amount control mechanism at a timing when the discharge port is opened by the nozzle opening / closing mechanism. The piezoelectric actuator is extended to push the diaphragm toward the liquid chamber, thereby reducing the volume of the liquid chamber, thereby discharging the liquid corresponding to the volume reduction amount to the discharge target through the discharge port. It is characterized by.

本発明のノズル装置においては、前記弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えることが好ましい。   In the nozzle device of the present invention, it is preferable to include a biasing force adjusting means for adjusting a biasing force of the elastic body by adjusting a compression amount of the elastic body.

本発明のノズル装置においては、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、前記液室内の液体に高速振動を付与可能であることが好ましい。   In the nozzle device of the present invention, it is preferable that high-speed vibration can be applied to the liquid in the liquid chamber by expanding and contracting the piezoelectric actuator of the liquid discharge amount control mechanism at high speed with a small amplitude.

本発明によれば、積層圧電アクチュエータと、積層圧電アクチュエータの一端に固定されノズルの吐出口を開閉するノズル開閉部材と、積層圧電アクチュエータの他端に固定されノズル開閉部材よりも重い錘と、ノズル開閉部材を吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく錘及び積層圧電アクチュエータを介してノズル開閉部材を吐出口側に付勢する弾性体と、を備え、積層圧電アクチュエータを伸長した状態ではノズル開閉部材により吐出口を閉塞する一方で、吐出口を閉塞した状態から、伸長量を微少に制御可能な積層圧電アクチュエータを瞬時に短縮することによりノズル開閉部材を吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構を備える構成であるため、微少な吐出量の制御が可能である。   According to the present invention, a laminated piezoelectric actuator, a nozzle opening / closing member that is fixed to one end of the laminated piezoelectric actuator and opens and closes a nozzle outlet, a weight fixed to the other end of the laminated piezoelectric actuator and heavier than the nozzle opening / closing member, and a nozzle An elastic member that presses the opening / closing member against the discharge port to close the discharge port and biases the nozzle opening / closing member toward the discharge port via the multilayer piezoelectric actuator. While the discharge port is closed by the opening / closing member, the nozzle opening / closing member is separated from the discharge port by instantaneously shortening the laminated piezoelectric actuator capable of minutely controlling the extension amount from the state where the discharge port is closed. Since the nozzle opening / closing mechanism that opens the nozzle is provided, it is possible to control a very small discharge amount.

また、圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの一端が固定され液室と圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を備え、圧電アクチュエータの伸縮に応じて液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構を備え、ノズル開閉機構により吐出口を開いたタイミングで、液体吐出量制御機構の圧電アクチュエータを伸長させダイヤフラムを液室側に押し出し液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を吐出口を介して吐出対象物に吐出するので、液体の粘度に関係なく任意の吐出量を任意の吐出速度に制御することができる。   In addition, a liquid discharge amount control capable of changing the volume of the liquid chamber according to the expansion and contraction of the piezoelectric actuator is provided with a piezoelectric actuator and a diaphragm in which one end of the piezoelectric actuator is fixed and which partitions the liquid chamber and the piezoelectric actuator arrangement region This mechanism reduces the volume by reducing the volume of the liquid chamber by extending the piezoelectric actuator of the liquid discharge amount control mechanism and pushing the diaphragm toward the liquid chamber at the timing when the discharge port is opened by the nozzle opening / closing mechanism. Since the corresponding liquid is discharged to the discharge target through the discharge port, an arbitrary discharge amount can be controlled to an arbitrary discharge speed regardless of the viscosity of the liquid.

また、本発明によれば、弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えるので、液室の圧力に応じて、ノズル開閉部材をノズルの吐出口を閉塞する方向に付勢する付勢力を調節することができる。   Further, according to the present invention, since the biasing force adjusting means for adjusting the biasing force of the elastic body is adjusted by adjusting the compression amount of the elastic body, the nozzle opening / closing member is attached to the nozzle according to the pressure of the liquid chamber. The urging force that urges the discharge port in the closing direction can be adjusted.

また、本発明によれば、液体吐出量制御機構の圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、液室内の液体に高速振動を付与可能であるので、液室内における液体の粒子の再結合を防止し、該液体の流動性を維持することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to apply high-speed vibration to the liquid in the liquid chamber by expanding and contracting the piezoelectric actuator of the liquid discharge amount control mechanism at a high speed with a small amplitude. And the fluidity of the liquid can be maintained.

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本実施形態に係るノズル装置100を示す正面断面図である。   FIG. 1 is a front sectional view showing a nozzle device 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るノズル装置100は、中空形状の本体部1と、それぞれ筒状に形成された第1のホルダー2及び第2のホルダー3と、本体部1の側面に接続された液供給配管4と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a nozzle device 100 according to this embodiment includes a hollow main body 1, first and second holders 2 and 3 each formed in a cylindrical shape, and a side surface of the main body 1. And a liquid supply pipe 4 connected to.

本体部1は、吐出対象物に対して吐出される前の液体を貯留する液室5を内部に有している。   The main body 1 has a liquid chamber 5 for storing the liquid before being discharged onto the discharge target.

本体部1の下端部には、ノズル孔(吐出口)6を有するノズル部材(ノズル)7が設けられている。   A nozzle member (nozzle) 7 having a nozzle hole (discharge port) 6 is provided at the lower end of the main body 1.

ノズル部材7には、ノズル孔6と連通しノズル部材7から下方に突出する吐出チューブ8が設けられ、ノズル孔6及び吐出チューブ8を介して液室5内の液体が吐出対象物に向けて吐出される。   The nozzle member 7 is provided with a discharge tube 8 that communicates with the nozzle hole 6 and protrudes downward from the nozzle member 7, and the liquid in the liquid chamber 5 is directed toward the discharge target through the nozzle hole 6 and the discharge tube 8. Discharged.

液室5の内部には、プッシュロット(ノズル開閉部材)9が設けられている。   A push lot (nozzle opening / closing member) 9 is provided inside the liquid chamber 5.

このプッシュロット9は、上下に長尺な棒状の本体部10と、この本体部10の下端部に設けられた球状の先端ボール部11と、後述する吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の半球状先端部39と接合された上端部12と、を備えて構成されている。   The push lot 9 includes a vertically long bar-shaped main body portion 10, a spherical tip ball portion 11 provided at a lower end portion of the main body portion 10, and a hemispherical tip of a discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 described later. The upper end portion 12 joined to the portion 39 is provided.

プッシュロット9の先端ボール部11は、ノズル部材7のノズル孔6の上端開口を閉塞又は開口させる弁として機能するものであり、ノズル部材7に形成された凹曲面である弁座13内に配置されている。   The tip ball portion 11 of the push lot 9 functions as a valve that closes or opens the upper end opening of the nozzle hole 6 of the nozzle member 7, and is disposed in a valve seat 13 that is a concave curved surface formed in the nozzle member 7. Has been.

先端ボール部11と弁座13とにより吐出バルブ40が構成されている。   The tip ball portion 11 and the valve seat 13 constitute a discharge valve 40.

なお、本実施形態では、プッシュロット9の先端部が球状の先端ボール部11となっている場合を例示しているが、プッシュロット9の先端部はニードル形状(図7参照)であっても良い。   In this embodiment, the case where the tip of the push lot 9 is a spherical tip ball portion 11 is illustrated. However, the tip of the push lot 9 may have a needle shape (see FIG. 7). good.

本体部1の上部には、弾性変形可能な材質からなるシールリング14が設けられている。   A seal ring 14 made of an elastically deformable material is provided on the upper portion of the main body 1.

このシールリング14は、液室5と、該液室5の上方に位置する機構室17(後述)と、を分離している。   The seal ring 14 separates the liquid chamber 5 from a mechanism chamber 17 (described later) located above the liquid chamber 5.

また、シールリング14は、プッシュロット9が上下動可能となるように該プッシュロット9の上端部12を保持している。   The seal ring 14 holds the upper end portion 12 of the push lot 9 so that the push lot 9 can move up and down.

第1のホルダー2は、例えば、本体部1の上端部に形成された雌ねじ部15に対し、該第1のホルダー2の下端部に形成された雄ねじ部16が螺入されたことにより、本体部1から上方に突出するように該本体部1に設けられている。   The first holder 2 has, for example, a main body portion formed by screwing a male screw portion 16 formed at the lower end portion of the first holder 2 into a female screw portion 15 formed at the upper end portion of the main body portion 1. The main body portion 1 is provided so as to protrude upward from the portion 1.

第1のホルダー2の内部領域は機構室17を構成している。   The inner region of the first holder 2 constitutes a mechanism chamber 17.

機構室17内には、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ(積層圧電アクチュエータ)18と、この吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18が上下動可能に挿入されたブッシュ19と、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の上端部20に固定された錘21と、この錘21の上端面に一端が当接されたバネ(弾性体)22と、このバネ22の他端側を吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18側に押し付けるバネ受け(付勢力調節手段)23と、が配設されている。   In the mechanism chamber 17, a discharge valve opening / closing piezoelectric actuator (laminated piezoelectric actuator) 18, a bush 19 in which the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is inserted so as to move up and down, and an upper end of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18. A weight 21 fixed to the portion 20, a spring (elastic body) 22 whose one end is in contact with the upper end surface of the weight 21, and a spring that presses the other end of the spring 22 toward the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 side. A receiver (biasing force adjusting means) 23 is disposed.

また、第1のホルダー2の上端部は、上端壁部24により閉塞され、該上端壁部24には、バネ受け23の上下位置を調節するバネ押しネジ(付勢力調節手段)25が螺入されている。   The upper end portion of the first holder 2 is closed by the upper end wall portion 24, and a spring pushing screw (biasing force adjusting means) 25 for adjusting the vertical position of the spring receiver 23 is screwed into the upper end wall portion 24. Has been.

すなわち、上端壁部24に対するバネ押しネジ25の螺入量を調節することにより、バネ受け23の上下位置を調節してバネ22の圧縮量を調節し、バネ22によりプッシュロット9を下方に付勢する付勢力を調節できるようになっている。   That is, by adjusting the screwing amount of the spring pressing screw 25 into the upper end wall portion 24, the vertical position of the spring receiver 23 is adjusted to adjust the compression amount of the spring 22, and the push lot 9 is attached downward by the spring 22. It is possible to adjust the biasing force.

第2のホルダー3は、例えば、その一端側に形成されたフランジ部26が本体部1の側面にビス止めされたことにより、本体部1より側方に突出するように本体部1に設けられている。   The second holder 3 is provided in the main body 1 so as to protrude from the main body 1 to the side by, for example, screwing a flange portion 26 formed on one end thereof to the side surface of the main body 1. ing.

第2のホルダー3の内部には、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ(圧電アクチュエータ)27が設けられている。   Inside the second holder 3, there is provided a liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator (piezoelectric actuator) 27.

液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の尾端部28(図1の右端部)は、第2のホルダー3の尾端面(図1の左端面)と、該第2のホルダー3の尾端面に対して例えばビス止めにより取り付けられた保持枠29と、の間に挟持されて、該第2のホルダー3に固定されている。   The tail end portion 28 (the right end portion in FIG. 1) of the piezoelectric actuator 27 for controlling the liquid discharge amount is in relation to the tail end surface (the left end surface in FIG. 1) of the second holder 3 and the tail end surface of the second holder 3. For example, it is sandwiched between a holding frame 29 attached by screwing and fixed to the second holder 3.

液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の先端部(図1の左端部)には、半球状部30が形成されている。   A hemispherical portion 30 is formed at the tip end portion (left end portion in FIG. 1) of the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27.

また、第2のホルダー3において、本体部1内の液室5との境界部には、液室5と液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の配置領域とを仕切るダイヤフラム31が設けられている。   In the second holder 3, a diaphragm 31 is provided at the boundary between the liquid chamber 5 and the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 in the main body 1.

ダイヤフラム31の外周部には外周リング部32が形成されている。この外周リング部32は本体部1の側面に形成された凹部33内に嵌め込まれ、第2のホルダー3のフランジ部26により押圧し液室5をシールしている。   An outer peripheral ring portion 32 is formed on the outer peripheral portion of the diaphragm 31. The outer peripheral ring portion 32 is fitted into a recess 33 formed on the side surface of the main body portion 1 and is pressed by the flange portion 26 of the second holder 3 to seal the liquid chamber 5.

ダイヤフラム31は、連結金具34を介して液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の半球状部30と連結されている。   The diaphragm 31 is connected to the hemispherical portion 30 of the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 through a connecting fitting 34.

また、液供給配管4は、液室5内に液体を供給する配管であり、例えば、本体部1において第2のホルダー3が設けられているのとは反対側の側部に設けられている。   The liquid supply pipe 4 is a pipe for supplying a liquid into the liquid chamber 5. For example, the liquid supply pipe 4 is provided on the side of the main body 1 opposite to the side where the second holder 3 is provided. .

より具体的には、例えば、本体部1の側面には、一端側が液室5に面する接続部材35が、例えば螺入により設けられ、該接続部材35において液室5側とは反対側の面には、液供給配管4が螺入により固定されている。   More specifically, for example, a connection member 35 whose one end faces the liquid chamber 5 is provided on the side surface of the main body 1 by, for example, screwing, and the connection member 35 is opposite to the liquid chamber 5 side. A liquid supply pipe 4 is fixed to the surface by screwing.

この接続部材35には、液体を液供給配管4より液室5に流入させる液供給口36が形成され、この接続部材35において液室5側に向かう面には、弁座37を介してリーフバルブ38が設けられている。   The connection member 35 is formed with a liquid supply port 36 through which liquid flows from the liquid supply pipe 4 into the liquid chamber 5. A surface of the connection member 35 facing the liquid chamber 5 is provided with a leaf through a valve seat 37. A valve 38 is provided.

次に、動作を説明する。   Next, the operation will be described.

図2は吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18に印加される電圧(横軸)と吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の変位量(縦軸)との関係を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the voltage (horizontal axis) applied to the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 and the displacement amount (vertical axis) of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18.

吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18は、例えば、積層型圧電アクチュエータであり、そのリード線(図示略)のプラス側に印加される電圧に比例して下部の半球状先端部39が下方に伸びる。   The discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is, for example, a laminated piezoelectric actuator, and the lower hemispherical tip 39 extends downward in proportion to the voltage applied to the plus side of the lead wire (not shown).

図2に示すように、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の伸縮量は非常に微少であり、例えば、推奨駆動電圧VRを印加したときに約13μmとなる。   As shown in FIG. 2, the expansion / contraction amount of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is very small, for example, about 13 μm when the recommended drive voltage VR is applied.

従って、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の尾端部20を第1のホルダー2に対して完全に固定するのでは、プッシュロット9の先端ボール部11をノズル部材7の弁座13に当接させた状態から吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18を縮めることのみによってノズル孔6を開くことは困難であるが、本実施形態では、以下に説明するように、バネ22及び錘21の作用により、好適にノズル孔6の開閉を行うようにしている。   Therefore, in order to completely fix the tail end portion 20 of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 to the first holder 2, the tip ball portion 11 of the push lot 9 is brought into contact with the valve seat 13 of the nozzle member 7. In this embodiment, it is difficult to open the nozzle hole 6 only by contracting the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 from the closed state. However, in the present embodiment, the action of the spring 22 and the weight 21 is preferable as described below. The nozzle hole 6 is opened and closed.

なお、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27も、例えば、積層型圧電アクチュエータであり、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18と同様の特性を備えているものとする。   The liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 is, for example, a laminated piezoelectric actuator, and has the same characteristics as the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18.

<吐出バルブ40の開閉動作の説明>
次に、吐出バルブ40の開閉動作について説明する。
<Description of opening and closing operation of discharge valve 40>
Next, the opening / closing operation of the discharge valve 40 will be described.

吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の上端部20に固定された錘21は、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18が高速で縮む際に、上端部20の移動を抑制する機能を有する。   The weight 21 fixed to the upper end portion 20 of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 has a function of suppressing the movement of the upper end portion 20 when the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 contracts at high speed.

バネ22はその付勢力により錘21を押し下げるものであり、その押し下げ力は、上記のようにバネ押しネジ25の螺入量を調節することによりバネ受け23の上下位置を設定することにより調整する。   The spring 22 pushes down the weight 21 by its urging force, and the push-down force is adjusted by setting the vertical position of the spring receiver 23 by adjusting the screwing amount of the spring push screw 25 as described above. .

バネ押しネジ25の螺入量は、液室5内の液圧がシールリング14などに作用してプッシュロット9を押し上げて液漏れを生じることがない程度に設定する。   The screwing amount of the spring push screw 25 is set such that the liquid pressure in the liquid chamber 5 does not act on the seal ring 14 and push up the push lot 9 to cause liquid leakage.

吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18に電圧を印加した状態でも印加しない状態でも、時間が経過するとバネ22の押し下げ力と錘21の重量により吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18は押し下げられるため、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18に連結されているプッシュロット9の先端ボール部11はノズル部材7の弁座13に押し付けられ、吐出バルブ40は閉じた状態となる。従って、液室5内の液体は加圧されていても漏れることはない。   Whether the voltage is applied to the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 or not, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is pushed down by the pressing force of the spring 22 and the weight 21 over time. The tip ball portion 11 of the push lot 9 connected to the piezoelectric actuator 18 is pressed against the valve seat 13 of the nozzle member 7, and the discharge valve 40 is closed. Therefore, the liquid in the liquid chamber 5 does not leak even if it is pressurized.

吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18のリード線のプラスとマイナス間に推奨最大電圧VRを印加すると、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の半球状先端部39は伸びるが、プッシュロット9の先端ボール部11は弁座13に当たっていて下に移動できないため、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18及び錘21が、例えば約13μm上に移動することになる。   When the recommended maximum voltage VR is applied between the positive and negative lead wires of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18, the hemispherical tip 39 of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 extends, but the tip ball 11 of the push lot 9 Since it contacts the valve seat 13 and cannot move downward, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 and the weight 21 move, for example, by about 13 μm.

この状態から、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18のリード線のプラスとマイナス間に印加する電圧を一気に0vに下げると、瞬時に(急速に)吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18は短縮する。   From this state, when the voltage applied between the plus and minus of the lead wire of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is lowered to 0 v at once, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is instantaneously (rapidly) shortened.

ここで、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の上端部(尾端部20)は、該上端部に固定された錘21の慣性のためにあまり移動しない代わりに、球状先端部39が上方に移動する。   Here, the upper end portion (tail end portion 20) of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 does not move so much due to the inertia of the weight 21 fixed to the upper end portion, but the spherical tip portion 39 moves upward. .

このように球状先端部39が上方に移動することにより、該球状先端部39に固定されたプッシュロット9も上方に移動し、該プッシュロット9の先端ボール部11が弁座13から離れるので、吐出バルブ40が開く。   As the spherical tip 39 moves upward in this way, the push lot 9 fixed to the spherical tip 39 also moves upward, and the tip ball portion 11 of the push lot 9 moves away from the valve seat 13. The discharge valve 40 opens.

これにより、吐出バルブ40、ノズル孔6及び吐出チューブ8をこの順に介して、液室5内の液体が吐出対象物に向けて吐出される。   Thereby, the liquid in the liquid chamber 5 is discharged toward the discharge target through the discharge valve 40, the nozzle hole 6 and the discharge tube 8 in this order.

なお、液体は、長時間(例えば、100ms)放置すれば吐出されるが1〜2msでは吐出されない程度に液圧を設定して供給されている。   Note that the liquid is discharged when left for a long time (for example, 100 ms), but is supplied with the liquid pressure set to such an extent that the liquid is not discharged after 1 to 2 ms.

また、球状先端部39に連結するプッシュロット9と錘21との重量比は、プッシュロット9よりも錘21の重量が大幅に大きく設定されている。具体的には、例えば、プッシュロット9と錘21との重量比を約1対30に設定しており、プッシュロット9の移動量と錘21の移動量は30:1の割合となる。   The weight ratio between the push lot 9 connected to the spherical tip 39 and the weight 21 is set so that the weight of the weight 21 is significantly larger than the push lot 9. Specifically, for example, the weight ratio between the push lot 9 and the weight 21 is set to about 1:30, and the movement amount of the push lot 9 and the movement amount of the weight 21 is a ratio of 30: 1.

このため、上記のように急速に吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18を短縮させた際の錘21の下方への移動量は、13/30=約0.43μmとなる。   Therefore, the amount of downward movement of the weight 21 when the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is rapidly shortened as described above is 13/30 = about 0.43 μm.

なお、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18が伸びるときには、錘21は反対方向(上方)へと約0.43μm移動する。   When the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 extends, the weight 21 moves about 0.43 μm in the opposite direction (upward).

また、吐出バルブ40は、上記のような吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の伸縮動作を所定の周期で繰り返し行うことにより、所定の周期で繰り返し開閉させる。   The discharge valve 40 is repeatedly opened and closed at a predetermined cycle by repeatedly performing the expansion and contraction operation of the discharge valve opening and closing piezoelectric actuator 18 as described above at a predetermined cycle.

例えば、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18を2kHzで駆動(繰り返し伸縮)させる場合、吐出バルブ40を開いている期間は、1周期当たり0.2ms程度となる。   For example, when the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is driven (repeatedly expanded and contracted) at 2 kHz, the period during which the discharge valve 40 is open is about 0.2 ms per cycle.

ノズル装置100を図1に示すように垂直に配置し、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18への印加電圧が電圧0vの状態を0.2ms間キープした場合の錘21の移動量は、
重量による移動量 :(1/2)×g×t=1/2×10×10×(0.2×10−3=0.2μm
バネ力による移動量 :(1/2)×2g×t=0.4μm
但し、バネ22のバネ力は液圧によりバネ力と反対方向に発生する力を差し引いて150gになるように設定した。
The amount of movement of the weight 21 when the nozzle device 100 is vertically arranged as shown in FIG. 1 and the voltage applied to the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is kept at a voltage of 0 v for 0.2 ms is as follows:
Movement amount by weight: (1/2) × g × t 2 = 1/2 × 10 × 10 6 × (0.2 × 10 −3 ) 2 = 0.2 μm
Movement amount by spring force: (1/2) × 2 g × t 2 = 0.4 μm
However, the spring force of the spring 22 was set to 150 g by subtracting the force generated in the direction opposite to the spring force due to the hydraulic pressure.

錘21の重量+吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の重量+プッシュロット9の重量=75g
従って、0.2ms後に再度吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18に電圧を加えた際、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18が急速に13μm伸び、プッシュロット9を押し下げる反力で錘21は0.43μm押し上げられ、続いて、プッシュロット9の先端ボール部11が弁座13に当たり吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18及び錘21を約0.6μm押し上げて吐出バルブ40を閉じる。
Weight of weight 21 + weight of piezoelectric actuator 18 for opening / closing discharge valve + weight of push lot 9 = 75 g
Therefore, when a voltage is again applied to the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 after 0.2 ms, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 rapidly expands by 13 μm, and the weight 21 is pushed up by 0.43 μm by the reaction force that pushes down the push lot 9. Subsequently, the tip ball portion 11 of the push lot 9 hits the valve seat 13 and pushes up the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 and the weight 21 by about 0.6 μm to close the discharge valve 40.

<液体吐出量制御の説明>
次に、液体の吐出量の制御動作について説明する。
<Description of liquid discharge amount control>
Next, the control operation of the liquid discharge amount will be described.

液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の尾端部29は第2のホルダー3の図1における右端面に固定されている。   The tail end portion 29 of the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 is fixed to the right end surface of the second holder 3 in FIG.

従って、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27のリード線のプラスとマイナス間に電圧を印加して液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27を伸ばすと、尾端部29を基準として液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の先端部の半球状部30が変位し、連結金具34を介してダイヤフラム31を液室5側(図1の左側)に押し出すので、液室5の容積が減少する。   Therefore, when a voltage is applied between the positive and negative lead wires of the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 to extend the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27, the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator with reference to the tail end portion 29. The hemispherical portion 30 at the distal end portion 27 is displaced and pushes the diaphragm 31 to the liquid chamber 5 side (left side in FIG. 1) via the connecting fitting 34, so that the volume of the liquid chamber 5 decreases.

なお、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の半球状部30は、連結金具34を介してダイヤフラム31に連結されているため、ダイヤフラム31は半球状部27に追従して移動する。   Since the hemispherical portion 30 of the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 is connected to the diaphragm 31 via the connection fitting 34, the diaphragm 31 moves following the hemispherical portion 27.

また、液体は、液供給配管4内において所定の圧力に調整されており、液室5内の液体の圧力が液供給配管4の液供給口36内における圧力よりも低下すると、液供給配管4内の液体によりリーフバルブ38が液室5側に押されることにより該リーフバルブ38と弁座37との間に間隔が生じ、この間隔を介して液供給配管4内の液体が液室5内に供給される。   The liquid is adjusted to a predetermined pressure in the liquid supply pipe 4, and when the pressure of the liquid in the liquid chamber 5 is lower than the pressure in the liquid supply port 36 of the liquid supply pipe 4, the liquid supply pipe 4 When the leaf valve 38 is pushed toward the liquid chamber 5 by the liquid inside, a space is generated between the leaf valve 38 and the valve seat 37, and the liquid in the liquid supply pipe 4 passes through the space inside the liquid chamber 5. To be supplied.

液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27が停止した状態では液室5と液供給口36の液圧はバランスしており、リーフバルブ38は弁座37に接して閉じた状態になっている。   When the piezoelectric actuator 27 for controlling the liquid discharge amount is stopped, the liquid pressure in the liquid chamber 5 and the liquid supply port 36 is balanced, and the leaf valve 38 is in contact with the valve seat 37 and closed.

<吐出動作>
次に、吐出動作を説明する。
<Discharge operation>
Next, the discharge operation will be described.

図3はノズル装置100の動作を示すタイムチャートである。   FIG. 3 is a time chart showing the operation of the nozzle device 100.

図3において、タイミングT1〜T7は、それぞれ以下に説明するようなタイミングである。   In FIG. 3, timings T1 to T7 are timings as described below.

タイミングT1は、2個の圧電アクチュエータ18,27には電圧が掛けられていない状態で吐出バルブ40は閉じリーフバルブ38は弁座37に接し閉じた状態である。   Timing T1 is a state in which the discharge valve 40 is closed and the leaf valve 38 is in contact with the valve seat 37 and closed while no voltage is applied to the two piezoelectric actuators 18 and 27.

タイミングT2は、動作準備期間である。すなわち、タイミングT2では、バルブ開閉圧電アクチュエータ18に印加する電圧を推奨最大電圧VRまで徐々に上昇させる。電圧の上昇に比例してバルブ開閉圧電アクチュエータ18の半球状先端部39が徐々に下方に変位する結果として、錘21を変位量分押し上げて停止する。この期間は吐出バルブ40は閉じた状態に維持される。   Timing T2 is an operation preparation period. That is, at the timing T2, the voltage applied to the valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is gradually increased to the recommended maximum voltage VR. As a result of the hemispherical tip 39 of the valve opening / closing piezoelectric actuator 18 being gradually displaced downward in proportion to the voltage increase, the weight 21 is pushed up by the amount of displacement and stopped. During this period, the discharge valve 40 is kept closed.

タイミングT3は、動作準備完了期間であり、タイミングT2の後、動作指令待つ状態である。   Timing T3 is an operation preparation completion period, and is a state of waiting for an operation command after timing T2.

タイミングT4は、1回目の吐出動作期間であり、吐出バルブ40より液体を1ドット吐出する。以下、タイミングT4を以下の(4−1)〜(4−3)の期間に分けて詳細に説明する。   Timing T4 is the first discharge operation period, and one dot of liquid is discharged from the discharge valve 40. Hereinafter, the timing T4 will be described in detail by dividing it into the following periods (4-1) to (4-3).

(4−1).先ず、バルブ開閉圧電アクチュエータ18への印加電圧を急激に0vにし、半球状先端部39を急速に変位させ、該半球状先端部39に連結しているプッシュロット9を上方に引き上げる。これにより、プッシュロット9の先端ボール部11が弁座13から離れ、吐出ノズル40が開口する。   (4-1). First, the applied voltage to the valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is suddenly set to 0 V, the hemispherical tip 39 is rapidly displaced, and the push lot 9 connected to the hemispherical tip 39 is pulled upward. Thereby, the tip ball portion 11 of the push lot 9 is separated from the valve seat 13 and the discharge nozzle 40 is opened.

(4−2).次に、プッシュロット9の引き上げが完了したタイミングで、吐出量制御用圧電アクチュエータ27に印加する電圧を所定の勾配で上昇開始させ、必要とする吐出量と対応する電圧まで上昇させる。   (4-2). Next, at the timing when the pull-up of the push lot 9 is completed, the voltage applied to the discharge amount control piezoelectric actuator 27 starts to increase with a predetermined gradient, and is increased to a voltage corresponding to the required discharge amount.

ここで、吐出量制御用圧電アクチュエータ27の半球状部30は、吐出量制御用圧電アクチュエータ27に印加される電圧の上昇速度に比例した速度で変位し、ダイヤフラム31を押し出す。   Here, the hemispherical portion 30 of the discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 is displaced at a speed proportional to the rising speed of the voltage applied to the discharge amount controlling piezoelectric actuator 27, and pushes out the diaphragm 31.

従って、変位速度を速くすると、吐出ノズル40から吐出される液滴の速度も速くなる。   Accordingly, when the displacement speed is increased, the speed of the droplets discharged from the discharge nozzle 40 is also increased.

ダイヤフラム31の変位が開始すると液室5内の容積は縮小すると同時に液室5内の圧力が上昇する。   When the displacement of the diaphragm 31 starts, the volume in the liquid chamber 5 is reduced and at the same time the pressure in the liquid chamber 5 is increased.

従って、リーフバルブ38が弁座37に押し付けられて閉じる。   Accordingly, the leaf valve 38 is pressed against the valve seat 37 and closes.

液体は吐出バルブ40から高速でノズル孔6に流出し、吐出チューブ8の先端より液粒となり吐出される。   The liquid flows out from the discharge valve 40 to the nozzle hole 6 at high speed, and is discharged as liquid particles from the tip of the discharge tube 8.

(4−3).吐出量制御用圧電アクチュエータ27の伸長工程が完了したら吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の電圧を推奨最大電圧VRに設定し、吐出バルブ40を閉じる。   (4-3). When the extension process of the discharge amount control piezoelectric actuator 27 is completed, the voltage of the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is set to the recommended maximum voltage VR, and the discharge valve 40 is closed.

(4−4).吐出量制御用圧電アクチュエータ27の電圧を設定した所定の勾配で0Vに下げ、ダイヤフラム31を後退(右方向に移動)させる。後退開始と同時に液室5内の容積が増加開始し液供給口36の液圧よりも液室5内の液圧が低下する。よって、リーフバルブ38が開き液体が液供給口36を介して液室5に流入し、液供給口36内と液室5内の液圧が同圧になった時点でリーフバルブ38が閉じて液供給口36から液室5内への液体の流入が止まる。   (4-4). The voltage of the discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 is lowered to 0 V with a predetermined gradient, and the diaphragm 31 is moved backward (moved to the right). Simultaneously with the start of retraction, the volume in the liquid chamber 5 starts to increase, and the liquid pressure in the liquid chamber 5 falls below the liquid pressure in the liquid supply port 36. Therefore, the leaf valve 38 is opened and the liquid flows into the liquid chamber 5 through the liquid supply port 36. When the liquid pressure in the liquid supply port 36 and the liquid chamber 5 becomes the same pressure, the leaf valve 38 is closed. The inflow of the liquid from the liquid supply port 36 into the liquid chamber 5 is stopped.

このタイミングではバルブ開閉圧電アクチュエータ18によりプッシュロット9が押し下げられているため、シールリング14の中央部も押し下げられて液室5の容積を減少させる方向に作用するが、吐出量制御用圧電アクチュエータ27によりダイヤフラム31が後退中のため、トータルでは液室5の容積は増加することになり、吐出バルブ40が閉じ切る時点では吐出チューブ8内の液体は該吐出チューブ8の先端よりも引っ込んだ位置になる。   At this timing, since the push lot 9 is pushed down by the valve opening / closing piezoelectric actuator 18, the central portion of the seal ring 14 is also pushed down and acts to reduce the volume of the liquid chamber 5, but the discharge amount controlling piezoelectric actuator 27. As a result, the volume of the liquid chamber 5 is increased in total, so that the liquid in the discharge tube 8 is in a position where it is retracted from the tip of the discharge tube 8 when the discharge valve 40 is closed. Become.

タイミングT5は、待機状態であり、次の動作指令を待つ。   Timing T5 is a standby state and waits for the next operation command.

タイミングT6は、2回目の吐出動作期間であり、吐出バルブ40から2ドット目を吐出する。なお、タイミングT6では1回目動作(T4)と同様の動作を行うが、吐出量の設定が、例えば、1ドット目よりも少なくなっている。このため、吐出量制御用圧電アクチュエータ27に印加する電圧を1回目動作(T4)よりも小さく設定し、吐出量を抑制している。   Timing T6 is the second discharge operation period, and the second dot is discharged from the discharge valve 40. At timing T6, the same operation as the first operation (T4) is performed, but the discharge amount is set, for example, smaller than that of the first dot. For this reason, the voltage applied to the discharge amount control piezoelectric actuator 27 is set to be smaller than that in the first operation (T4) to suppress the discharge amount.

以後は、同様に、必要回数の吐出動作を繰り返し行う。   Thereafter, similarly, the required number of ejection operations are repeated.

一連の動作を終了したら、タイミングT7に示すように、バルブ開閉圧電アクチュエータ18に印加する電圧をゆっくりと0Vまで低下させ、動作完了とする。   When the series of operations is completed, as shown at timing T7, the voltage applied to the valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is slowly lowered to 0 V, and the operation is completed.

以上のような実施形態によれば、伸長量を微少に制御可能な積層圧電アクチュエータからなる吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18を伸長させプッシュロット9をノズル孔6(弁座13)に押し付け該ノズル孔6を閉塞した状態から、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18を急激に短縮させ、プッシュロット9をノズル孔6(弁座13)から離間させてノズル孔6を開口させ、ノズル孔6を介して液室5内の液体を吐出対象物に吐出する構成であるため、微少な吐出量の制御が可能である。   According to the embodiment as described above, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 composed of a laminated piezoelectric actuator capable of slightly controlling the extension amount is extended to push the push lot 9 against the nozzle hole 6 (valve seat 13). 6 is closed, the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is rapidly shortened, the push lot 9 is separated from the nozzle hole 6 (valve seat 13), the nozzle hole 6 is opened, and the liquid is passed through the nozzle hole 6. Since the liquid in the chamber 5 is discharged onto the discharge target, it is possible to control a minute discharge amount.

また、圧電アクチュエータからなり液室5の容積を調節することにより液体の吐出量を調節する液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27と、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の配置領域と液室5とを仕切るダイヤフラム31と、を備え、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27は、ダイヤフラム31を液室5側に押し出すことにより液室5の容積を減少させ、該容積減少に相当する量の液体をノズル孔6から吐出させるので、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の伸長量を制御することにより、液体の粘度に関係なく任意の吐出量を任意の吐出速度に制御することができる。   Further, the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 which is composed of a piezoelectric actuator and adjusts the volume of the liquid chamber 5 by adjusting the volume of the liquid chamber 5, and the arrangement region of the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 and the liquid chamber 5. A diaphragm 31 for partitioning, and the piezoelectric actuator 27 for controlling the liquid discharge amount reduces the volume of the liquid chamber 5 by pushing the diaphragm 31 to the liquid chamber 5 side. Therefore, by controlling the expansion amount of the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27, it is possible to control an arbitrary discharge amount to an arbitrary discharge speed regardless of the viscosity of the liquid.

つまり、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18及び液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27を適正なタイミングで駆動することにより、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27の変位量に比例した吐出量を得ることができる。   That is, by driving the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 and the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 at an appropriate timing, a discharge amount proportional to the displacement amount of the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 can be obtained.

また、プッシュロット9をノズル孔6を閉塞する方向に付勢するバネ22を備えるので、液体を吐出しない場合にノズル孔6を好適に閉塞することができる。   In addition, since the spring 22 that urges the push lot 9 in the direction of closing the nozzle hole 6 is provided, the nozzle hole 6 can be suitably closed when the liquid is not discharged.

また、バネ22の圧縮量を調整することにより、該バネ22の付勢力を調節する付勢力調節手段としてのバネ押しネジ25及びバネ受け23を備えるので、液室5の圧力に応じて、プッシュロット9をノズル孔6を閉塞する方向に付勢する付勢力を調節することができる。   Further, since the spring pressing screw 25 and the spring receiver 23 are provided as biasing force adjusting means for adjusting the biasing force of the spring 22 by adjusting the compression amount of the spring 22, the pusher is pushed according to the pressure of the liquid chamber 5. The biasing force that biases the lot 9 in the direction of closing the nozzle hole 6 can be adjusted.

また、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27を小振幅で高速に伸縮させることにより、液室5内の液体に高速振動を付与可能であり、液室5内における液体の粒子の再結合を防止し、該液体の流動性を維持することができる。   Further, by expanding and contracting the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 at a high speed with a small amplitude, it is possible to apply high-speed vibration to the liquid in the liquid chamber 5 and prevent recombination of the liquid particles in the liquid chamber 5. The fluidity of the liquid can be maintained.

なお、上記の実施形態では、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27が積層圧電アクチュエータである例を説明したが、積層型以外の圧電アクチュエータであっても良い。   In the above embodiment, the example in which the liquid discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 is a laminated piezoelectric actuator has been described, but a piezoelectric actuator other than the laminated type may be used.

次に、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする実施例を説明する。   Next, an embodiment in which the wrinkle inspection result information is marked with a dot pattern on the steel plate side end will be described.

図4は実施例の場合のタイムチャート、図5は実施例の場合の機器構成を示すブロック図、図6は実施例の場合の製造ライン概要を示す図である。   FIG. 4 is a time chart in the case of the embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing a device configuration in the case of the embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing an outline of the production line in the case of the embodiment.

図6に示すように、マーキング装置200は、一般的に疵検査装置300に対し、10m前後、製造ラインにおける下流に設置されている。   As shown in FIG. 6, the marking device 200 is generally installed downstream of the manufacturing line about 10 m from the wrinkle inspection device 300.

図5に示す機器構成のうち、PLG401は鋼板の移動量を検出するために搬送ロール(図示略)の回転軸に設置され、該搬送ロールの回転角の検出結果と搬送ロールの直径に基づいて鋼板の移動量を算出する。   Among the equipment configurations shown in FIG. 5, the PLG 401 is installed on the rotation shaft of a transport roll (not shown) to detect the amount of movement of the steel sheet, and based on the detection result of the rotation angle of the transport roll and the diameter of the transport roll. The amount of movement of the steel plate is calculated.

分周器402はPLG401の発信パルスが切りの良い長さになるように分周する。ここでは、PLG401の発信パルスを、例えば、1パルス当たり1mmになるように分周した後でコントローラ403に入力する。   The frequency divider 402 divides the frequency so that the transmitted pulse of the PLG 401 has a good cutting length. Here, the transmission pulse of the PLG 401 is divided into, for example, 1 mm per pulse, and then input to the controller 403.

コントローラ403は、ピエゾドライバー404に指令を送信し、該ピエゾドライバー404を介して吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18の駆動制御を行う一方で、ピエゾドライバー405に指令を送信し、該ピエゾドライバー405を介して吐出量制御用圧電アクチュエータ27の駆動制御を行う。   The controller 403 transmits a command to the piezo driver 404 and controls the drive of the piezoelectric actuator 18 for opening and closing the discharge valve via the piezo driver 404, while transmitting a command to the piezo driver 405, via the piezo driver 405. Then, drive control of the discharge amount control piezoelectric actuator 27 is performed.

次に、実施例の動作の流れを説明する。   Next, the operation flow of the embodiment will be described.

(1).先ず、疵検査装置300が鋼板の欠陥を検出すると(タイミングT1の最終タイミング)、その欠陥レベル(疵サイズがL,M,Sのいずれであるか)を示す欠陥信号をマーキング装置200のコントローラ403に出力する。   (1). First, when the defect inspection device 300 detects a defect in the steel sheet (final timing at timing T1), a defect signal indicating the defect level (whether the defect size is L, M, or S) is transmitted to the controller 403 of the marking apparatus 200. Output to.

(2).コントローラ403は、欠陥信号を受信すると、吐出バルブ40を開く準備動作に入り、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18をゆっくり伸ばす(タイミングT2)。   (2). Upon receiving the defect signal, the controller 403 enters a preparatory operation for opening the discharge valve 40 and slowly extends the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 (timing T2).

(3).その後、コントローラ403は、欠陥信号の受信タイミングからのトラッキング量(鋼板の移動量)が疵検査装置300−マーキング装置200間距離Lに一致した時点で、ピエゾドライバー404、405を介して吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18、吐出量制御用圧電アクチュエータ27を駆動させ、鋼板にスタートビットをマークする。   (3). Thereafter, the controller 403 opens and closes the discharge valve via the piezo drivers 404 and 405 when the tracking amount (the amount of movement of the steel plate) from the defect signal reception timing coincides with the distance L between the wrinkle inspection device 300 and the marking device 200. The piezoelectric actuator 18 and the discharge amount controlling piezoelectric actuator 27 are driven to mark a start bit on the steel plate.

ここで、スタートビットは他のドットと区別するため大きめのドットを形成する。例えば、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27には、80vの駆動電圧を与えている(タイミングT4)。   Here, the start bit forms a larger dot to distinguish it from other dots. For example, a drive voltage of 80v is applied to the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 (timing T4).

(4).更に鋼板が5mm移動したタイミングで、該鋼板に疵サイズLのマークをする(タイミングT6)。   (4). Further, at the timing when the steel plate moves 5 mm, the steel plate is marked with a bowl size L (timing T6).

疵サイズLの欠陥マークの際には、例えば、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27には、60Vの駆動電圧を与えている。   In the case of a defect mark having a heel size L, for example, a drive voltage of 60 V is applied to the piezoelectric actuator 27 for controlling the liquid discharge amount.

(5).欠陥マーク(疵情報)をマーキング後、次の疵情報の有無を判定し、次の疵情報が存在しなければ、マーキング完了動作に入り、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ18への印加電圧をゆっくり下げ0vにし待機状態に入る(タイミングT8)。   (5). After marking a defect mark (haze information), the presence or absence of next haze information is determined. If the next haze information does not exist, the marking completion operation is started and the voltage applied to the discharge valve opening / closing piezoelectric actuator 18 is slowly lowered. 0v is set to enter a standby state (timing T8).

(6).待機状態では吐出バルブ40を閉じた状態で液体吐出量制御用圧電アクチュエータ27を小振幅で高速で駆動し、液室5内の液体(本実施例ではインク)に振動を与えインクの成分粒子の再結合を防止する(タイミングT9)。   (6). In the standby state, with the discharge valve 40 closed, the liquid discharge amount control piezoelectric actuator 27 is driven at a high speed with a small amplitude to vibrate the liquid (ink in this embodiment) in the liquid chamber 5 and thereby the component particles of the ink. Recombination is prevented (timing T9).

以上のような実施例によれば、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする技術に本実施形態に係るノズル装置100を適用することができる。   According to the example as described above, the nozzle device 100 according to the present embodiment can be applied to the technique of marking the wrinkle inspection result information with the dot pattern on the steel plate side end.

なお、上記の実施例では、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする技術に本実施形態に係るノズル装置100を適用した例(従って、液室5内の液体がインキである例)を説明したが、その他にも、工業分野においては、接着材、潤滑材、コーティング材などを材料の粘度にかかわらず、設定された任意の量を高速且つ高精度に分配供給するのにノズル装置100を適用することができる。   In the above embodiment, an example in which the nozzle device 100 according to the present embodiment is applied to the technique of marking the wrinkle inspection result information with a dot pattern on the steel plate side end (therefore, the liquid in the liquid chamber 5 is ink). In addition, in the industrial field, in order to distribute and supply an arbitrary amount of adhesive, lubricant, coating material, etc., regardless of the viscosity of the material, at high speed and with high accuracy. The nozzle device 100 can be applied.

また、医療、薬品、バイオテクノロジー分野においては薬剤、溶液、試薬などを設定された任意の微少量且つ高精度に供給分配するのにノズル装置100を適用することができる。   Further, in the medical, pharmaceutical, and biotechnology fields, the nozzle device 100 can be applied to supply and distribute drugs, solutions, reagents, and the like in any minute amount with high accuracy.

実施形態に係るノズル装置を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the nozzle apparatus which concerns on embodiment. 圧電アクチュエータに印加される電圧(横軸)と圧電アクチュエータの変位量(縦軸)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage (horizontal axis) applied to a piezoelectric actuator, and the displacement amount (vertical axis) of a piezoelectric actuator. ノズル装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of a nozzle apparatus. 実施例の場合のノズル装置のタイムチャートである。It is a time chart of the nozzle apparatus in the case of an Example. 実施例の場合の機器構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the apparatus structure in the case of an Example. 実施例の場合の製造ライン概要を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing line outline in the case of an Example. 従来のノズル装置を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the conventional nozzle apparatus. 従来のノズル装置によりドットが形成される鋼板を示す図である。It is a figure which shows the steel plate in which a dot is formed with the conventional nozzle apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100 ノズル装置
5 液室
7 ノズル部材(ノズル)
6 ノズル孔(吐出口)
18 吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ(積層圧電アクチュエータ)
9 プッシュロット(ノズル開閉部材)
21 錘
22 バネ(弾性体)
23 バネ受け(付勢力調節手段)
25 バネ押しネジ(付勢力調節手段)
27 液体吐出量制御用圧電アクチュエータ(圧電アクチュエータ)
31 ダイヤフラム
100 Nozzle device 5 Liquid chamber 7 Nozzle member (nozzle)
6 Nozzle hole (discharge port)
18 Discharge valve open / close piezoelectric actuator (multilayer piezoelectric actuator)
9 Push lot (nozzle opening and closing member)
21 Weight 22 Spring (elastic body)
23 Spring support (bias force adjusting means)
25 Spring push screw (bias force adjusting means)
27 Piezoelectric actuator for controlling liquid discharge (piezoelectric actuator)
31 Diaphragm

Claims (3)

液体を貯留する液室と、
前記液室内の液体を吐出対象物に対して吐出する吐出口を有するノズルと、
積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの一端に固定され前記吐出口を開閉するノズル開閉部材と、前記積層圧電アクチュエータの他端に固定され前記ノズル開閉部材よりも重い錘と、前記ノズル開閉部材を前記吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく前記錘及び前記積層圧電アクチュエータを介して前記ノズル開閉部材を前記吐出口側に付勢する弾性体と、を有し、前記積層圧電アクチュエータを伸長した状態では前記ノズル開閉部材により前記吐出口を閉塞する一方で、前記吐出口を閉塞した状態から瞬時に前記積層圧電アクチュエータを短縮することにより前記ノズル開閉部材を前記吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構と、
圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの一端が固定され前記液室と前記圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を有し、前記圧電アクチュエータの伸縮に応じて前記液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構と、
を備え、
前記ノズル開閉機構により前記吐出口を開いたタイミングで、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを伸長させ前記ダイヤフラムを前記液室側に押し出し前記液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を前記吐出口を介して吐出対象物に吐出することを特徴とするノズル装置。
A liquid chamber for storing liquid;
A nozzle having a discharge port for discharging the liquid in the liquid chamber to a discharge target;
A laminated piezoelectric actuator; a nozzle opening / closing member that is fixed to one end of the laminated piezoelectric actuator to open / close the discharge port; a weight fixed to the other end of the laminated piezoelectric actuator and heavier than the nozzle opening / closing member; and the nozzle opening / closing member. An elastic body that urges the nozzle opening / closing member toward the discharge port through the weight and the laminated piezoelectric actuator to press the discharge port and close the discharge port, and extends the stacked piezoelectric actuator In this state, the nozzle opening and closing member closes the discharge port, while the stacked piezoelectric actuator is instantaneously shortened from the state in which the discharge port is closed, thereby separating the nozzle opening and closing member from the discharge port. A nozzle opening and closing mechanism that opens the outlet;
A liquid having a piezoelectric actuator and a diaphragm in which one end of the piezoelectric actuator is fixed and partitioning the liquid chamber and an arrangement region of the piezoelectric actuator, and the volume of the liquid chamber can be changed according to expansion and contraction of the piezoelectric actuator A discharge amount control mechanism;
With
At the timing when the discharge port is opened by the nozzle opening / closing mechanism, the piezoelectric actuator of the liquid discharge amount control mechanism is extended to push the diaphragm toward the liquid chamber, thereby reducing the volume of the liquid chamber. A nozzle device that discharges a liquid corresponding to a decrease amount to a discharge target through the discharge port.
前記弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のノズル装置。   The nozzle device according to claim 1, further comprising an urging force adjusting unit that adjusts an urging force of the elastic body by adjusting an amount of compression of the elastic body. 前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、前記液室内の液体に高速振動を付与可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載のノズル装置。   3. The nozzle device according to claim 1, wherein high-speed vibration can be applied to the liquid in the liquid chamber by expanding and contracting the piezoelectric actuator of the liquid discharge amount control mechanism at a high speed with a small amplitude.
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