JP2009226313A - 定量吐出管理装置および定量吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、定量吐出の効果に優れた定量吐出管理装置および定量吐出装置を提供する。
【解決手段】液体５０を貯蔵するタンク１０、タンク１０と連通して液体５０の一部が貯蔵される細管２０、細管２０の中の液体５０の液面高さを検出する検出部３０、とを有して構成され、これらの各部を制御する制御部、各種の設定を行なう初期設定部２０１、及び、液体５０の吐出量を設定する液量設定スイッチ２０２等を備えた定量吐出装置１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、定量吐出管理装置および定量吐出装置に関し、特に、定量吐出の効果に優れた定量吐出管理装置および定量吐出装置に関する。

従来の定量吐出装置として、例えば、特許文献１に示す定量吐出装置がある。この定量吐出装置は、定量吐出装置のノズルおよびシリンダーピストン内にストッパー、スプリング、ボールからなる逆止弁を設け、また、液面検出機構として、タンク部に熱電対を設けた構成のものがある。

この装置によれば、定量吐出装置のノズルおよびシリンダー内にストッパー、スプリング、ボールからなる逆止弁を設けているので、流量方向を制御し、一定量の液体を安定して吐出できると共に、液面検出機構として、タンク部に熱電対を設けているので、材料の管理が可能となる。
特開平６−３０５４５４号公報

しかし、特許文献１の定量吐出装置によると、定量吐出装置のノズルで流量制御を行なうので、一定量の液体吐出の制御はできるものの、微小な吐出量制御には十分でなく、また、液面検出機構がタンク部に設けられているので、この点からも微小な吐出量制御には問題があった。

従って、本発明の目的は、簡単な構成で、定量吐出の効果に優れた定量吐出管理装置および定量吐出装置を提供することにある。

［１］本発明は、上記目的を達成するために、所定の断面積を有して液体を貯蔵するタンクと、前記タンクの前記断面積より小さい断面積を有し、前記タンクと連通して前記液体の一部が貯蔵される細管と、前記細管中の前記液体の液面高さを検出する検出部と、を有し、前記細管から吐出する前記液体の吐出量を前記検出部により検出して、前記液体の吐出量を管理することを特徴とする定量吐出管理装置を提供する。

［２］本発明は、上記目的を達成するために、所定の断面積を有して液体を貯蔵するタンクと、前記タンクの前記断面積より小さい断面積を有し、前記タンクと連通して前記液体の一部が貯蔵される細管と、前記細管中の前記液体の液面高さを検出する検出部と、を有し、前記細管に所定の圧力をかけて、前記細管に連通した吐出口から前記細管に貯蔵された前記液体を吐出させることを特徴とする定量吐出装置を提供する。

［３］前記細管から吐出する前記液体の吐出量を前記検出部により検出して、前記液体の吐出量を管理することを特徴とする上記［２］に記載の定量吐出装置であってもよい。

本発明によると、簡単な構成で、定量吐出の効果に優れた定量吐出管理装置および定量吐出装置を提供することができる。

（本発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る定量吐出装置の概要を示す装置図である。図２（ａ）、（ｂ）は、検出部の詳細構成を示す構成図である。

定量吐出装置１は、液体５０を貯蔵するタンク１０、タンク１０と連通して液体５０の一部が貯蔵される細管２０、細管２０の中の液体５０の液面高さを検出する検出部３０、とを有して構成され、これらの各部を制御する制御部２００、各種の設定を行なう初期設定部２０１、及び、液体５０の吐出量を設定する液量設定スイッチ２０２等を備えている。

タンク１０は、所定の断面積を有して、内部に液体５０を貯蔵できる形状となっており、上部から液体５０を供給できると共に、タンク下部管１１により後述する細管２０およびスプレー比例弁１０５と接続されている。タンク１０は、その内部に液体５０を貯蔵でき、液面は細管上部２０ｃから細管垂直部２０ａへ液体５０が流出しないように液体上限ライン１０ａよりも低いレベルまで液体５０を貯蔵できる。タンク１０の内部は、密閉構造とされ、上部に配置された供給用電磁バルブ１０１および供給用手動式減圧弁１１１から供給用比例弁１０２を通り供給用圧力センサ１１０を介してエアーにより所定の圧力がかけられる。

細管２０は、タンク１０の上部と細管上部２０ｃで連通されると共に、細管下部２０ｂでタンク下部管１１と連通される。細管下部２０ｂとタンク下部管１１との間には、タンク電磁バルブ１０３が配置され、このタンク電磁バルブ１０３の開閉に応じて細管下部２０ｂとタンク下部管１１との連通は開閉される。図１に示すように、タンク１０の上部と細管上部２０ｃは連通されているため、タンク１０内部の圧力と同じ圧力が細管２０にかけられることになる。また、タンク電磁バルブ１０３を開いてタンク下部管１１を通して細管２０に液体５０を供給すると、タンク１０の液面高さ５０ａと細管２０の液面高さ５０ｂは同じとなる。尚、細管２０の液面高さ５０ｂを検出部３０で検出できるように、細管２０は透過性を有するガラスあるいは樹脂で形成されている。また、細管２０の断面積はタンク１０の断面積よりも小さく設定されており、細管２０内部の液体５０のわずかな増減に対して液面高さ５０ｂが大きく変化するよう構成されている。

細管下部２０ｂは、スプレー比例弁１０５およびスプレー電磁バルブ１０４を介してスプレーノズル１０８に接続され、このスプレーノズル１０８にはエアー流量計１０７、エアー圧力センサ１０９、およびエアー電磁バルブ１０６を介してエアーの供給が行なわれる構成とされている。スプレー電磁バルブ１０４とエアー電磁バルブ１０６を所定時間開くことで、細管２０から液体５０がスプレーノズル１０８からスプレーショット（吐出）される。

検出部３０は、細管２０内部の液面高さ５０ｂを検出してそれに応じた電圧信号を出力するものであり、スライドベース４０に装着されて液面高さ５０ｂの変化に対応できるように上下に移動可能とされ、細管２０を挟んで取り付けられている。図２（ａ）に示すように、発光部３１と受光部３２は細管２０を挟んでスライドベース４０に取り付けられ、スライドベース４０はスライドガイド４１に沿って上下移動可能である。発光部３１には平行光とされた所定のビーム幅のレーザが使用され、受光部３２はこのレーザを受光し、液面高さ５０ｂの変化に応じた電圧をアナログ出力できる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）においてＡ方向から見た図である。スライドベース４０の内部には、ピニオンギア４３を有するモータ４４が搭載され、スライドベース４０は、ピニオンギア４３とラック部４２の噛み合い、および、２箇所のガイドローラ４５に支持された状態で、モータ４４の所定量の回転に応じて上下移動することができる。この上下移動は、液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲に入るよう初期位置に制御される。尚、スライドベース４０は、スライドガイド４１上の位置を検出するため図示しない公知のリニアスケール等を備えていることが好ましい。また、図１に示すように、スライドベース４０がスライドガイド４１の下部に設けられたリミットスイッチ４９に当接することにより、タンク１０内部の液体５０の補給を促し、また、必要に応じて動作を停止させる。

図３は、本発明の実施の形態に係る定量吐出装置の制御構成を示すブロック図である。制御部２００は、入力系として、初期設定部２０１、液量設定スイッチ２０２、検出部３０、エアー流量計１０７、および、エアー圧力センサ１０９と接続されている。初期設定部２０１は、供給用比例弁１０２、スプレー比例弁１０５の初期設定値を設定し、この設定値は制御部２００に入力される。液量設定スイッチ２０２は、スプレーノズル１０８からスプレーショット（吐出）される液体５０の液量を設定するもので、例えば、図３に示すように、液量セレクトスイッチで予め設定された液量（０．０３、０．０５、０．１、０．３、０．５ｃｃ）を選択すると、この液量が設定値として制御部２００に入力される。検出部３０からは、発光部３１と受光部３２により検出した細管２０内部の液面高さ５０ｂのアナログ電圧出力が制御部２００に入力される。また、エアー流量計１０７およびエアー圧力センサ１０９は、スプレーノズル１０８に供給されるエアー供給量と圧力を検出し、制御部２００に入力し、エアー供給量を管理し、設定範囲から外れた場合は異常を知らせる制御を行なう。

制御部２００は、出力系として、供給用電磁バルブ１０１、供給用比例弁１０２、タンク電磁バルブ１０３、スプレー電磁バルブ１０４、スプレー比例弁１０５、エアー電磁バルブ１０６、異常信号発生部２０３と接続されている。供給用電磁バルブ１０１は、タンク１０の内部にエアー供給により所定の圧力をかけるために、制御部２００により開閉制御される。供給用比例弁１０２は、タンク１０の内部に所定の圧力をかけるために、制御部２００により供給されるエアーの圧力を制御される。タンク電磁バルブ１０３は、タンク下部管１１と細管下部２０ｂとを連通させてタンク１０の液体５０を細管２０に供給するため、制御部２００により開閉制御される。スプレー電磁バルブ１０４は、スプレーノズル１０８から液体５０をスプレーショットするため、制御部２００または他設備からの信号により開閉制御される。スプレー比例弁１０５は、制御部２００によりスプレーノズル１０８から吐出される液体５０の吐出圧力を制御される。エアー電磁バルブ１０６は、スプレーノズル１０８で液体５０をスプレーショットするためのエアーを供給するため、制御部２００または他設備からの信号により開閉制御される。異常信号発生部２０３は、検出部３０の誤差が設定値を超えて微量補正が行なえない場合等に、制御部２００から異常信号が入力される。

（定量吐出装置の動作）
図４は、定量吐出装置の動作を示すフローチャートである。

（準備工程Ｓ１）
タンク電磁バルブ１０３、スプレー電磁バルブ１０４、エアー電磁バルブ１０６を閉状態としておく。初期設定部２０１により、供給用比例弁１０２、スプレー比例弁１０５をそれぞれの設定圧力に調整する。液体５０をタンク１０の液体上限ライン以下まで供給した後、タンク電磁バルブ１０３を開状態にして、タンク１０から細管２０に液体５０を供給すると共に、タンク１０と細管２０の液面高さを同じにし、タンク電磁バルブ１０３を閉状態に戻しておく。タンク１０内に圧力をかけるために、供給用電磁バルブ１０１を開状態にして、タンク１０および細管２０に所定の圧力のエアーを供給する。以上の動作終了後、細管２０の液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲に入るよう、スライドベース４０を移動制御して検出部３０をセットする。

（スプレー量の設定工程Ｓ２）
液量設定スイッチ２０２によりスプレーショットにより吐出される液量を設定する。液量設定スイッチ２０２による設定量は液量であるが、次の工程Ｓ３では、この設定液量に対応したバルブ開閉時間で制御を行なう。

（スプレーショット工程Ｓ３）
スプレー電磁バルブ１０４およびエアー電磁バルブ１０６を、Ｓ２工程で設定された液量に応じたバルブ開閉時間で所定時間だけそれぞれ開状態とすることにより、液体５０を一定量だけスプレーショットする。

（細管の液面高さ検出工程Ｓ４）
検出部３０による細管２０内部の液面高さ５０ｂを検出する。発光部３１から平行光とされた所定のビーム幅のレーザを照射し、受光部３２でこのレーザを受光する。スプレーショット工程Ｓ３の前後における液面高さ５０ｂの変化を検出し、この変化量に応じた電圧をアナログ出力する。

（誤差の判定工程Ｓ５）
Ｓ４工程での検出部３０の出力（電圧）が設定された範囲内であるかどうかを判断し、誤差が設定値以下であるかを判定する。制御部２００に設けられた記憶部にＳ２工程で設定する液量に対応する設定値がテーブルとして記憶されており、検出部３０の出力は、このテーブルを参照することにより判定される。誤差が設定値以上であればＳ６工程へ進み、誤差が設定値以下であればＳ８工程へ進む。Ｓ８工程へ進む場合は、誤差を初期設定部２０１の供給用比例弁１０２の設定値にフィードバックする。すなわち、スプレーショット工程Ｓ３での液体５０の吐出量が多い場合は、供給用比例弁１０２でのエアー圧力の設定値が小さくなるよう制御され、吐出量が少ない場合は、供給用比例弁１０２でのエアー圧力の設定値が大きくなるよう制御される。また、スプレー比例弁１０５により液体に抵抗をかけていたものを、液体への抵抗を増減することにより液体の流れを増減させるようにしてもよい。

（異常停止Ｓ６、Ｓ７）
誤差が設定値を超えている場合は、異常信号を異常信号発生部２０３へ出力（Ｓ６）して、定量吐出装置１の動作を停止させる（Ｓ７）。また、エアー流量計１０７とエアー圧力センサ１０９の流量および圧力が設定流量以外になった場合も異常信号を異常信号発生部２０３へ出力する。

（次のスプレーショット判断Ｓ８）
次のスプレーショットを行なうかどうかを判断し、行う場合はＳ９工程に進み、行わない場合は一連の定量吐出装置の動作が終了する。

（検出部の位置制御工程Ｓ９）
細管２０の液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲内にない場合、あるいは、検出範囲が少ない場合は、モータ４４を駆動してスライドベース４０を上下移動させ、液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲に入るよう初期位置に制御する。尚、この工程は、細管２０の液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲内であれば、省略することができる。

（細管への液体供給工程Ｓ１０）
スプレーショット工程Ｓ３により細管２０内の液体５０が減少するので、タンク電磁バルブ１０３を開いてタンク下部管１１を通して細管２０に液体５０を供給する。細管２０への液体５０の供給後、タンク電磁バルブ１０３を閉じた状態とし、スプレーノズル１０８への液体５０の供給は細管２０からのみ行なわれるようにしておく。尚、このＳ１０工程は、細管２０の液面高さ５０ｂが検出部３０の検出範囲内であれば、省略することができる。

（Ｓ２〜Ｓ１０までの繰り返し工程）
繰り返してスプレーショットを行なう場合は、上記のＳ２〜Ｓ１０までの工程を繰り返す。尚、吐出するスプレー量に変更がない場合は、スプレー量の設定工程Ｓ２を省略することができる。

（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、つぎのような効果を有する。
（１）スプレーノズル１０８への液体５０の供給は細管２０からのみ行なわれ、細管２０の液面高さ５０ｂに基づいてスプレー量のフィードバック制御を行なうので、高精度のスプレーショットが可能となる。
（２）スプレーノズル１０８への液体５０の供給は細管２０からのみ行なわれるので、液体５０の自重によるスプレーノズル１０８への圧力が小さく、高精度のスプレー量制御が可能となる。すなわち、スプレー時は、タンク電磁バルブ１０３は閉じた状態とされ、スプレーノズル１０８への液体５０の供給は細管２０からのみ行なわれるので、タンク１０の内部の液体５０の自重による影響がなく、貯蔵されている液体５０の量によらず安定したスプレー操作が可能となる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、上記示した本発明の実施の形態では、細管２０の液面高さ５０ｂを検出して、その誤差を初期設定部２０１の供給用比例弁１０２の設定値にフィードバックする構成としたが、適宜手動により誤差を判定して、供給用比例弁１０２を手動により調整する構成としてもよい。また、液面高さ５０ｂの誤差を初期設定部２０１の供給用比例弁１０２の設定値にフィードバックする構成としたが、スプレー比例弁１０５にフィードバックする構成としても液体５０の吐出量を制御することができ、これらの制御を併用することにより吐出量の制御を行なうこともできる。

（実施例）
細管２０の内径とスプレーショットにより吐出される液量の関係は表１のようになる。

例えば、１回の離型剤使用により、液量設定０．０５ｃｃの場合は、細管２０の内径Φ５ｍｍで２．６ｍｍだけ液面高さ５０ｂが変化する。これは、検出部３０に使用したセンサの検出精度５μｍから比較して、十分な変化量であり、高精度な吐出量の制御が可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る定量吐出装置の概要を示す装置図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、検出部の詳細構成を示す構成図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る定量吐出装置の制御構成を示すブロック図である。 図４は、定量吐出装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 定量吐出装置１
１０ タンク
２０ 細管
３０ 検出部
３１ 発光部
３２ 受光部
４０ スライドベース
４１ スライドガイド
４２ ラック部
４３ ピニオンギア
４４ モータ
４５ ガイドローラ
５０ 液体
１０１ 供給用電磁バルブ
１０２ 供給用比例弁
１０３ タンク電磁バルブ
１０４ スプレー電磁バルブ
１０５ スプレー比例弁
１０６ エアー電磁バルブ
１０７ エアー流量計
１０８ スプレーノズル
１０９ エアー圧力センサ
１１０ 供給用圧力センサ
１１１ 供給用手動式減圧弁
２００ 制御部
２０１ 初期設定部
２０２ 液量設定スイッチ
２０３ 異常信号発生部

Claims (3)

1. 所定の断面積を有して液体を貯蔵するタンクと、
   前記タンクの前記断面積より小さい断面積を有し、前記タンクと連通して前記液体の一部が貯蔵される細管と、
   前記細管中の前記液体の液面高さを検出する検出部と、を有し、
   前記細管から吐出する前記液体の吐出量を前記検出部により検出して、前記液体の吐出量を管理することを特徴とする定量吐出管理装置。
2. 所定の断面積を有して液体を貯蔵するタンクと、
   前記タンクの前記断面積より小さい断面積を有し、前記タンクと連通して前記液体の一部が貯蔵される細管と、
   前記細管中の前記液体の液面高さを検出する検出部と、を有し、
   前記細管に所定の圧力をかけて、前記細管に連通した吐出口から前記細管に貯蔵された前記液体を吐出させることを特徴とする定量吐出装置。
3. 前記細管から吐出する前記液体の吐出量を前記検出部により検出して、前記液体の吐出量を管理することを特徴とする請求項２に記載の定量吐出装置。

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