JP2010284627A - 高粘性材料の定量吐出装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高圧下で液送される高粘性材料であっても精度良く吐出する吐出装置および方法の提供。
【解決手段】高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、を提供し、高粘性材料を定量吐出する方法において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路にポンプ機構およびバルブ機構を有する液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出方法および装置。
【選択図】図１
【解決手段】高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、を提供し、高粘性材料を定量吐出する方法において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路にポンプ機構およびバルブ機構を有する液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出方法および装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、グリス、オイル、又はペースト状材料もしくはクリーム状材料といった高粘性材料を精度良く吐出する吐出装置および方法に関する。
グリスのような高粘性材料を定量的に供給する供給装置として、流動性の材料をノズルから吐き出して供給する材料の供給装置において、材料を収容する収容手段と、収容手段から送り出される材料を吐き出すための吐出手段と、収容手段から吐出手段に材料を配送する第１の配送手段と、収容手段から送り出される材料を予備的に貯蔵して、収容手段内の材料が無くなった場合に、吐出手段に予備材料を送り出すための予備材料貯蔵手段と、収容手段から予備材料貯蔵手段に材料を配送する第２の配送手段とを備え、第２の配送手段は予備材料貯蔵手段の材料受入口に接続され、予備材料貯蔵手段の材料供給口は吐出手段側に接続されている材料の供給装置、が特許文献１に開示される。
また、収容タンクなどの貯留部に貯留された被供給材料を吸引し高圧状態で供給する供給装置と、ワークに対し定量供給する吐出装置と、前記供給装置の供給口と吐出装置の吸引口との間を接続し減圧比の設定が可能である減圧弁及び開閉弁が設けられる供給ラインと、前記吐出装置の吸込口付近の圧力を検出する圧力センサーと、その圧力センサーからの圧力信号に基づき前記吐出装置の吸込口付近の圧力が設定上限値を超えた場合に前記開閉弁を閉じ、設定下限値を下回った場合に前記開閉弁を開く制御手段とを備える材料供給システムにおいて、前記開閉弁と前記吐出装置の吸込口との間の供給ラインに、前記減圧弁の減圧比を前記吐出装置の運転時に全量を流す圧力よりは低い圧力に設定した状態で前記吐出装置の吸込口付近の圧力が短時間で設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするのを抑制するアキュムレータを設けた装置、が特許文献２に開示される。
これら先行技術に開示される装置は、収容手段や収容タンクに収容される高粘性材料を、吐出手段や吐出装置に液送するにあたっては、前記容器から液体材料を汲み出すポンプの液送圧を制御して液送している。
しかし、流路が液体材料で満たされた液送路により液送される液体材料の脈動等による圧力変動を充分に除去することが難しく、吐出手段に供給する液体材料の圧力変動が液体材料の吐出量のばらつきを引き起こしていた。
すなわち、特許文献１の実施の形態１に開示される装置では、吐出バルブと連通する流路の逆端に位置する液体材料圧送ポンプによる圧力により吐出されるものであり、流路において吐出バルブから最も離れて位置する吐出バルブ近傍の圧力を一定に保つことが難しく、特許文献２の発明の実施の形態に開示される装置では、プランジャーポンプ（供給装置）による圧力をアキュムレータを介して吐出装置に供給するため、同文献［００３３］に記載のとおり、材料の供給圧力に変動を生じる。
しかし、流路が液体材料で満たされた液送路により液送される液体材料の脈動等による圧力変動を充分に除去することが難しく、吐出手段に供給する液体材料の圧力変動が液体材料の吐出量のばらつきを引き起こしていた。
すなわち、特許文献１の実施の形態１に開示される装置では、吐出バルブと連通する流路の逆端に位置する液体材料圧送ポンプによる圧力により吐出されるものであり、流路において吐出バルブから最も離れて位置する吐出バルブ近傍の圧力を一定に保つことが難しく、特許文献２の発明の実施の形態に開示される装置では、プランジャーポンプ（供給装置）による圧力をアキュムレータを介して吐出装置に供給するため、同文献［００３３］に記載のとおり、材料の供給圧力に変動を生じる。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧下で液送される高粘性材料であっても精度良く吐出する吐出装置および方法を提供することにある。
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の装置は次のように構成されている。
［１］高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、制御部と、を備える高粘性材料の定量吐出装置において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路に液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出装置。
［２］前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする［１］記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［３］前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする［１］または［２］記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［４］前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［５］前記液送ユニットは、前記高圧供給ポンプから供給された高粘性材料を前記貯留ユニットに送出するポンプ機構と、前記高圧供給ポンプと連通させ且つ前記貯留ユニットとの連通を遮断する第１の位置および前記貯留ユニットと連通させ且つ前記高圧供給ポンプとの連通を遮断する第２の位置を有するバルブ機構と、を備えることを特徴とする［１］ないし［４］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［１］高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、制御部と、を備える高粘性材料の定量吐出装置において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路に液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出装置。
［２］前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする［１］記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［３］前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする［１］または［２］記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［４］前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。
［５］前記液送ユニットは、前記高圧供給ポンプから供給された高粘性材料を前記貯留ユニットに送出するポンプ機構と、前記高圧供給ポンプと連通させ且つ前記貯留ユニットとの連通を遮断する第１の位置および前記貯留ユニットと連通させ且つ前記高圧供給ポンプとの連通を遮断する第２の位置を有するバルブ機構と、を備えることを特徴とする［１］ないし［４］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の方法は次のように構成されている。
［６］高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、を提供し、高粘性材料を定量吐出する方法において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路にポンプ機構およびバルブ機構を有する液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出方法。
［７］前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする［６］記載の高粘性材料の定量吐出方法。
［８］前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする［６］または［７］記載の高粘性材料の定量吐出方法。
［９］前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする［６］ないし［８］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出方法。
［６］高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、を提供し、高粘性材料を定量吐出する方法において、前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路にポンプ機構およびバルブ機構を有する液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出方法。
［７］前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする［６］記載の高粘性材料の定量吐出方法。
［８］前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする［６］または［７］記載の高粘性材料の定量吐出方法。
［９］前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする［６］ないし［８］のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出方法。
本発明によれば、収容タンクに収容される高粘性材料を汲み出す高圧ポンプとは圧力的に分離された新たな圧力供給源を利用するため、圧力変動が極めて小さい状態で吐出ユニットに高粘性材料を供給することができるので、吐出ユニットからばらつきなく高精度に高粘性材料を吐出させることができる。
本発明の高粘性材料の定量吐出装置は、高圧供給ポンプ１００、液送ユニット２００、貯留ユニット３００、吐出装置４００および制御部５００を主要な構成要素とする。これらの各要素は、図１に示す如く、高圧供給ポンプ１００、液送ユニット２００、貯留ユニット３００、吐出装置４００は、この順に液送管を介して連通される。すなわち、高圧供給ポンプ１００と液送ユニット２００とが液送管Ａ８１０を介して連通され、液送ユニット２００と貯留ユニット３００とが液送管Ｂ８２０を介して連通され、貯留ユニット３００と吐出装置４００とが液送管Ｃ８３０を介して連通される。
高圧供給ポンプ１００は、高粘性材料が充填された容器（供給源）から高粘性材料を汲み出し液送ユニット２００に液送する。前記容器は、例えば、ペール缶、グリス缶、一斗缶などである。高圧供給ポンプとしては、例えば、出願人が特開２００４−３３２６３８に開示する高粘性材料用の圧送装置を用いることができる。
液送ユニット２００は、高圧供給ポンプ１００から高圧下で液送された高粘性材料を、高圧供給ポンプ１００からの供給圧力（第１の圧力）よりも低く調圧された圧力（第２の圧力）で貯留ユニット３００に液送するための装置である。
液送ユニット２００は、高圧供給ポンプ１００から供給された高粘性材料を貯留ユニット３００に送出するポンプ機構と、バルブ機構とを備えている。バルブ機構は、ポンプ機構が高圧供給ポンプから高粘性材料の供給を受ける際には、ポンプ機構と貯留ユニット３００との連通を遮断し、ポンプ機構が貯留ユニット３００に高粘性材料を供給する際には、ポンプ機構と高圧供給ポンプ１００との連通を遮断する切換バルブであり、例えばスライド型、一方向回転型、または往復動回転型の切換バルブを用いることができる。
前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも充分に低く、且つ、後述する貯留ユニット３００の貯留エリア７０の上方に設けられた空間の圧力（第３の圧力）を超える圧力とすることが好ましい。
液送ユニット２００は、高圧供給ポンプ１００から供給された高粘性材料を貯留ユニット３００に送出するポンプ機構と、バルブ機構とを備えている。バルブ機構は、ポンプ機構が高圧供給ポンプから高粘性材料の供給を受ける際には、ポンプ機構と貯留ユニット３００との連通を遮断し、ポンプ機構が貯留ユニット３００に高粘性材料を供給する際には、ポンプ機構と高圧供給ポンプ１００との連通を遮断する切換バルブであり、例えばスライド型、一方向回転型、または往復動回転型の切換バルブを用いることができる。
前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも充分に低く、且つ、後述する貯留ユニット３００の貯留エリア７０の上方に設けられた空間の圧力（第３の圧力）を超える圧力とすることが好ましい。
貯留ユニット３００は、吐出ユニット４００に高粘性材料を供給するために、一時的に高粘性材料を貯留するためのものである。貯留ユニット３００は、高粘性材料を貯留する貯留エリア７０を有しており、貯留エリア７０の上方には常に空間が形成されるようになっている。そして、貯留エリア７０の上方の空間は、減圧弁７５を介して接続される加圧源により常時一定圧に調圧されている。
貯留エリア７０に貯留される高粘性材料の量は、貯留量センサ７４により常時所定の範囲内となるように調整される。
貯留ユニット３００を設ける際に重要なことは、貯留エリア７０から吐出ユニット４００へ高粘性材料を送出する送出口を受入口より下方に設けると共に、送出口の断面積（流路径）と比べて貯留エリア７０の断面積（貯留容器の径）を十分に大きく構成する（例えば断面積を数倍以上とする）ことである。このような構成とすることにより、貯留エリア７０の上方（すなわち液面）方向への流動抵抗が送出口方向への流動抵抗と比べ十分に小さくなるため、液送ユニット２００から高粘性材料が供給される際に生じうる圧力変動や脈動の影響を最小限にすることができるからである。
貯留エリア７０に貯留される高粘性材料の量は、貯留量センサ７４により常時所定の範囲内となるように調整される。
貯留ユニット３００を設ける際に重要なことは、貯留エリア７０から吐出ユニット４００へ高粘性材料を送出する送出口を受入口より下方に設けると共に、送出口の断面積（流路径）と比べて貯留エリア７０の断面積（貯留容器の径）を十分に大きく構成する（例えば断面積を数倍以上とする）ことである。このような構成とすることにより、貯留エリア７０の上方（すなわち液面）方向への流動抵抗が送出口方向への流動抵抗と比べ十分に小さくなるため、液送ユニット２００から高粘性材料が供給される際に生じうる圧力変動や脈動の影響を最小限にすることができるからである。
吐出ユニット４００は、従来から知られる吐出装置を用いることができる。例えば、特開２００２ー２８２７４０に開示されるＪｅｔ式、特開２００２ー３２６７１５に開示されるスクリュー式、ＷＯ２００７／０４６４９５に開示されるプランジャー式、などの吐出装置を用いることができる。
前記貯留ユニット３００との距離は近いことが好ましい。また、前記貯留ユニット３００とは相対位置を変えず一体的に構成されることが好ましく、ＳＵＳ等の硬質材料で構成される液送管Ｃを介して連通することが好ましい。
前記貯留ユニット３００との距離は近いことが好ましい。また、前記貯留ユニット３００とは相対位置を変えず一体的に構成されることが好ましく、ＳＵＳ等の硬質材料で構成される液送管Ｃを介して連通することが好ましい。
制御部５００は、高圧供給ポンプ１００、液送ユニット２００、貯留ユニット３００、および吐出装置４００と電気的に接続され、これらの作動を制御する。
以下では本発明を実施するための形態を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
≪構成≫
本実施例の高粘性材料の定量吐出装置の構成は、図１と同様であり、高圧供給ポンプ１００、液送ユニット２００、貯留ユニット３００、吐出装置４００および制御部５００を主要な構成要素とする。以下、これらの各要素の具体的な構成を説明する。
本実施例の高粘性材料の定量吐出装置の構成は、図１と同様であり、高圧供給ポンプ１００、液送ユニット２００、貯留ユニット３００、吐出装置４００および制御部５００を主要な構成要素とする。以下、これらの各要素の具体的な構成を説明する。
［高圧供給ポンプ１００］
本実施例の高圧供給ポンプ１００を構成する圧送装置について、図２ないし図６を参照しながら説明する。
この装置は、缶体２１に貯留されている高粘性材料を缶体２１内から取り出して圧送するために、前記高粘性材料を加圧して前記缶体２１の上面を封止するフォロープレート２０を、前記缶体２１に対して昇降されるポンプ手段１８の下端に備える高粘性材料圧送装置において、前記ポンプ手段を指示する可動板１６と、可動板１６を昇降するシリンダ１５と、可動板１６の移動を案内する昇降ガイド１３と、を備え、前記昇降ガイド１３を、前記ポンプ手段１８の背面かつ前記シリンダ１５の前面に位置するように配設するよう構成される。
本実施例の高圧供給ポンプ１００を構成する圧送装置について、図２ないし図６を参照しながら説明する。
この装置は、缶体２１に貯留されている高粘性材料を缶体２１内から取り出して圧送するために、前記高粘性材料を加圧して前記缶体２１の上面を封止するフォロープレート２０を、前記缶体２１に対して昇降されるポンプ手段１８の下端に備える高粘性材料圧送装置において、前記ポンプ手段を指示する可動板１６と、可動板１６を昇降するシリンダ１５と、可動板１６の移動を案内する昇降ガイド１３と、を備え、前記昇降ガイド１３を、前記ポンプ手段１８の背面かつ前記シリンダ１５の前面に位置するように配設するよう構成される。
ポンプ手段１８は、図３ないし図５に開示するように、前記缶体２１内の高粘性材料の上面を封止及び加圧し、前記可動板１６の下面に固定されるフォロープレート２０と、前記フォロープレート２０の下端にシャベルプレート２８とを備える。
シャベル本体２７は、図６に開示するように、前記シャベルプレート２８と、前記シャベルプレート２８から延出された軸２９を備える。軸２９は、ポンプ手段１８内に形成される送出管２３に挿通され、可動板１６の上面に固定されたエアーモータ３０に連結され、エアーモータ３０の動作に連動して、上下方向に移動し、送出管２３に高粘性材料を掻き込む。このようにして、ポンプ手段１８は、高粘性材料に高圧を与えて高粘性材料を送出する。
シャベル本体２７は、図６に開示するように、前記シャベルプレート２８と、前記シャベルプレート２８から延出された軸２９を備える。軸２９は、ポンプ手段１８内に形成される送出管２３に挿通され、可動板１６の上面に固定されたエアーモータ３０に連結され、エアーモータ３０の動作に連動して、上下方向に移動し、送出管２３に高粘性材料を掻き込む。このようにして、ポンプ手段１８は、高粘性材料に高圧を与えて高粘性材料を送出する。
本実施例の高圧供給ポンプ１００は、高圧供給ポンプ１００と液送ユニット２００とを連通する液送管Ａ８１０に配設された圧力センサ１０１が９０ｋｇｆ／ｃｍ２となると作動し、１１０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えると作動を停止する。すなわち、液送管Ａ８１０内の高粘性材料の圧力は、１００ｋｇｆ／ｃｍ２前後の高圧に維持される。液送管Ａ８１０は前記高圧に耐えられる管で構成されることはいうまでもない。
［液送ユニット２００］
液送ユニット２００は、高圧供給ポンプ１００から高圧下で液送された高粘性材料を、高圧供給ポンプ１００からの供給圧力よりも低い圧力（例えば３〜７ｋｇｆ／ｃｍ２程度）で貯留ユニット３００に液送する。
本実施例における液送ユニット２００は、前記高圧供給ポンプ１００によらず貯留ユニット３００に液送するポンプ機能を有する。
液送ユニット２００は、高圧供給ポンプ１００から高圧下で液送された高粘性材料を、高圧供給ポンプ１００からの供給圧力よりも低い圧力（例えば３〜７ｋｇｆ／ｃｍ２程度）で貯留ユニット３００に液送する。
本実施例における液送ユニット２００は、前記高圧供給ポンプ１００によらず貯留ユニット３００に液送するポンプ機能を有する。
本実施例の液送ユニット２００は、図７に示す如く構成される。
切換バルブ５０は、液送管Ａ８１０と計量孔５１とを連通する第１位置、または、計量孔５１と液送管Ｂ８２０とを連通する第２位置、の二の位置を切り換えるよう作動する。
プランジャ５２は、切換バルブ５０から離れる方向（上方向）に移動して計量孔５１に高粘性材料を吸入し、切換バルブ５０に向かう方向（下方向）に移動して計量孔５１に吸入した高粘性材料を排出する。
切換バルブ５０は、液送管Ａ８１０と計量孔５１とを連通する第１位置、または、計量孔５１と液送管Ｂ８２０とを連通する第２位置、の二の位置を切り換えるよう作動する。
プランジャ５２は、切換バルブ５０から離れる方向（上方向）に移動して計量孔５１に高粘性材料を吸入し、切換バルブ５０に向かう方向（下方向）に移動して計量孔５１に吸入した高粘性材料を排出する。
液送動作について説明する。
切換バルブ５０を第１位置に位置させ、プランジャ５２を切換バルブ５０から離れる方向に移動させて高圧供給ポンプ１００から液送された高粘性材料を計量孔５１に吸入する。
次に、切換バルブ５０を第２位置に切り換え、その後にプランジャ５２を切換バルブ５０に向かう方向に移動させて計量孔５１に吸引した高粘性材料を排出することにより、液送ユニット２００から貯留ユニット３００に高粘性材料を液送する。
このように、切換バルブ５０が第１位置と第２位置を切り換えるよう作動するから、高圧供給ポンプ１０と貯留ユニット３００が直接的に連通することはない。したがって、高圧供給ポンプ１０による高圧が、貯留ユニット３００に直接作用することがない。
言い換えると、高圧供給ポンプ１００による液送圧力は、前記高圧供給ポンプ１００から液送ユニット２００まで高粘性材料を液送するために作用するものであり、液送ユニット２００による液送圧力は、前記液送ユニット２００から貯留ユニット３００まで高粘性材料を液送するために作用するものであり、高圧供給ポンプ１００から液送ユニット２００までの液送圧力と、液送ユニット２００から貯留ユニット３００までの液送圧力は、圧力的に分断されている。
切換バルブ５０を第１位置に位置させ、プランジャ５２を切換バルブ５０から離れる方向に移動させて高圧供給ポンプ１００から液送された高粘性材料を計量孔５１に吸入する。
次に、切換バルブ５０を第２位置に切り換え、その後にプランジャ５２を切換バルブ５０に向かう方向に移動させて計量孔５１に吸引した高粘性材料を排出することにより、液送ユニット２００から貯留ユニット３００に高粘性材料を液送する。
このように、切換バルブ５０が第１位置と第２位置を切り換えるよう作動するから、高圧供給ポンプ１０と貯留ユニット３００が直接的に連通することはない。したがって、高圧供給ポンプ１０による高圧が、貯留ユニット３００に直接作用することがない。
言い換えると、高圧供給ポンプ１００による液送圧力は、前記高圧供給ポンプ１００から液送ユニット２００まで高粘性材料を液送するために作用するものであり、液送ユニット２００による液送圧力は、前記液送ユニット２００から貯留ユニット３００まで高粘性材料を液送するために作用するものであり、高圧供給ポンプ１００から液送ユニット２００までの液送圧力と、液送ユニット２００から貯留ユニット３００までの液送圧力は、圧力的に分断されている。
なお、液送ユニット２００は、図７に開示される装置に限定されるものではないことはいうまでもない。例えば、吐出装置に組み込み可能な弁付プランジャポンプであり、プランジャ吸引動作時には上流側に、プランジャ排出動作時には下流側に、連通するようなバルブ（但し、上下流は直接的に連通しない）として作用する定量弁を用いることもできる。
［貯留ユニット３００］
貯留ユニット３００は、液送ユニット２００と吐出ユニット４００との間に、一時的に高粘性材料が貯留するよう設けられるものであり、図８に示すように高粘性材料が貯留する貯留エリア７０を有する。
前記貯留エリア７０の上下方向の中央より下部には液送ユニット３００から高粘性材料が供給される受入口７１が設けられ、最下部には高粘性材料を吐出ユニット４００に送出する送出口７２が設けられている。
また、前記貯留エリア７０の最上部には気圧調整口７３が設けられ、前記貯留エリア７０の気圧は前記気圧調整口７３を介して連通する減圧弁７５により常時一定圧に調圧される。そして、この調圧された圧力によって、貯留エリア７０に貯留する高粘性材料が吐出装置４００に液送される。
なお、減圧弁７５により調圧された貯留エリア７０の気体圧力は、液送ユニット２００から液送される液送圧よりも小さく調圧される。
貯留ユニット３００は、液送ユニット２００と吐出ユニット４００との間に、一時的に高粘性材料が貯留するよう設けられるものであり、図８に示すように高粘性材料が貯留する貯留エリア７０を有する。
前記貯留エリア７０の上下方向の中央より下部には液送ユニット３００から高粘性材料が供給される受入口７１が設けられ、最下部には高粘性材料を吐出ユニット４００に送出する送出口７２が設けられている。
また、前記貯留エリア７０の最上部には気圧調整口７３が設けられ、前記貯留エリア７０の気圧は前記気圧調整口７３を介して連通する減圧弁７５により常時一定圧に調圧される。そして、この調圧された圧力によって、貯留エリア７０に貯留する高粘性材料が吐出装置４００に液送される。
なお、減圧弁７５により調圧された貯留エリア７０の気体圧力は、液送ユニット２００から液送される液送圧よりも小さく調圧される。
貯留エリア７０に貯留される高粘性材料の量は、その水頭位置の上方に常に空間が形成される量とする。すなわち、貯留ユニット３００内の貯留エリア７０に貯留される高粘性材料は、気圧調整口７３到達する高さまで高粘性液体材料を貯留してはならない。そこで、貯留ユニット３００には、貯留エリア７０内の高粘性材料の液面位置を検出する液面センサ７４を設けている。これにより、前記受取口７１が設けられた高さよりも液面位置が低下することを防止するとともに、貯留エリア７０に貯留される高粘性材料の水頭位置の上方は常に空間が形成されることを保持している。
本実施例の液面センサ７４は、液面位置が検出位置より低下すると信号を制御部５００に送出し、液面位置が検出位置よりも上昇すると前記信号の送出を停止するものであり、前記検出位置が、受取口７１上方の液面位置を検出するよう調整されている。
このように、液面センサ７４の液面検知により、前記受取口７１が設けられた高さよりも液面位置が低下することを防止するとともに、気圧調整口７３まで高粘度材料が満たされてしまうことを防止する。
なお、液面センサ７４を二つの液面センサにより構成し、高粘性材料の水頭位置の下限及び上限をそれぞれ規定し、この範囲内に高粘性材料が貯留されるようにしても良い。
このように、液面センサ７４の液面検知により、前記受取口７１が設けられた高さよりも液面位置が低下することを防止するとともに、気圧調整口７３まで高粘度材料が満たされてしまうことを防止する。
なお、液面センサ７４を二つの液面センサにより構成し、高粘性材料の水頭位置の下限及び上限をそれぞれ規定し、この範囲内に高粘性材料が貯留されるようにしても良い。
［吐出ユニット４００］
吐出ユニット４００は、高粘性材料を目的位置へ吐出するための吐出装置である。吐出ユニット４００を構成する吐出装置は、Ｊｅｔ式、スクリュー式、プランジャー式、などの吐出装置を用いることができる。
本実施例の吐出装置は、貯留ユニット３００、液送管Ｃ８３０および吐出ユニット４００を塗布ロボットのヘッドに搭載して使用される。
なお、開閉弁を吐出ユニットとして用いることもでき、この場合には、前記減圧弁７５で調圧された圧力が吐出圧力として作用し、高粘性材料が吐出される。
吐出ユニット４００は、高粘性材料を目的位置へ吐出するための吐出装置である。吐出ユニット４００を構成する吐出装置は、Ｊｅｔ式、スクリュー式、プランジャー式、などの吐出装置を用いることができる。
本実施例の吐出装置は、貯留ユニット３００、液送管Ｃ８３０および吐出ユニット４００を塗布ロボットのヘッドに搭載して使用される。
なお、開閉弁を吐出ユニットとして用いることもでき、この場合には、前記減圧弁７５で調圧された圧力が吐出圧力として作用し、高粘性材料が吐出される。
［制御部５００］
制御部５００は、貯留ユニット３００の液面センサからの信号を受信し、吐出ユニット４００の作動、液送ユニット２００の作動および高圧供給ポンプ１００の作動を制御する。
制御部５００は、貯留ユニット３００の液面センサからの信号を受信し、吐出ユニット４００の作動、液送ユニット２００の作動および高圧供給ポンプ１００の作動を制御する。
＜動作＞
容器内の高粘性材料が、高圧供給ポンプ１００により液送ユニット２００へ移送され、液送ユニット２００から貯留ユニット３００に移送され、貯留ユニット３００から吐出ユニット４００に移送され、吐出ユニット４００から所望量の高粘性材料が吐出される手順については上述したとおりである。
続いて、吐出ユニット４００からの高粘性材料の吐出が繰り返されると、それに伴い貯留ユニット３００内の高粘性材料の水頭位置も徐々に低下する。そして、液面センサ７４の検知位置よりも前記水頭位置が低下すると、液面センサ７４から制御部５００に信号が送出され、制御部５００は液送ユニット２００を作動させる。液送ユニット２００が作動することにより、貯留ユニット３００内の高粘性材料の水頭位置が上昇し、前記液面センサ７４の検知位置を超えると、前記液面センサ７４は信号の送出を停止する。制御部５００は液面センサ７４からの信号が停止されると、前記液送ユニット２００の作動を停止させる。前記液送ユニット２００は、制御部５００から作動の停止命令が出されるまで、プランジャ５２の進退移動および切換バルブ５０の切換動作を繰り返し続ける。
この間、液送ユニット２００から貯留ユニット３００が高粘性材料を供給と並行して、吐出ユニット４００は吐出作業は実施されている。
容器内の高粘性材料が、高圧供給ポンプ１００により液送ユニット２００へ移送され、液送ユニット２００から貯留ユニット３００に移送され、貯留ユニット３００から吐出ユニット４００に移送され、吐出ユニット４００から所望量の高粘性材料が吐出される手順については上述したとおりである。
続いて、吐出ユニット４００からの高粘性材料の吐出が繰り返されると、それに伴い貯留ユニット３００内の高粘性材料の水頭位置も徐々に低下する。そして、液面センサ７４の検知位置よりも前記水頭位置が低下すると、液面センサ７４から制御部５００に信号が送出され、制御部５００は液送ユニット２００を作動させる。液送ユニット２００が作動することにより、貯留ユニット３００内の高粘性材料の水頭位置が上昇し、前記液面センサ７４の検知位置を超えると、前記液面センサ７４は信号の送出を停止する。制御部５００は液面センサ７４からの信号が停止されると、前記液送ユニット２００の作動を停止させる。前記液送ユニット２００は、制御部５００から作動の停止命令が出されるまで、プランジャ５２の進退移動および切換バルブ５０の切換動作を繰り返し続ける。
この間、液送ユニット２００から貯留ユニット３００が高粘性材料を供給と並行して、吐出ユニット４００は吐出作業は実施されている。
図９および図１０を参照しながら更に詳しく説明する。なお、図９および図１０では、説明の便宜上、液面位置の変化を強調して描写している。
図９は、液送ユニット２００から材料供給が行われていない状態の貯留エリア７０を説明するものである。
貯留ユニット３００の貯留エリア７０に貯留される高粘性材料は、減圧弁７５により調圧された圧力により、送出口７２から液送管Ｃ８３０を介して吐出ユニット４００に送出される。ここで、本実施例の液送ユニット２００を有する構成では、貯留ユニット３００と高圧供給ポンプ１００とは直接的に連通していないから、貯留ユニット３００と液送ユニット２００とを連通する液送管Ｃ８３０内の高粘性材料も、減圧弁７５により調圧された圧力下（例えば１．５〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２程度）にある。
図９は、液送ユニット２００から材料供給が行われていない状態の貯留エリア７０を説明するものである。
貯留ユニット３００の貯留エリア７０に貯留される高粘性材料は、減圧弁７５により調圧された圧力により、送出口７２から液送管Ｃ８３０を介して吐出ユニット４００に送出される。ここで、本実施例の液送ユニット２００を有する構成では、貯留ユニット３００と高圧供給ポンプ１００とは直接的に連通していないから、貯留ユニット３００と液送ユニット２００とを連通する液送管Ｃ８３０内の高粘性材料も、減圧弁７５により調圧された圧力下（例えば１．５〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２程度）にある。
図１０は、液送ユニット２００から材料供給が行われている状態の貯留エリア７０を説明するものである。
液送ユニット２００が作動すると、前記液送管Ｂ８２０の高粘性材料の圧力は上昇し、前記液送管Ｂ８２０内の高粘性材料は、貯留ユニット３００の受取口７１を経て貯留エリア７０に流入する。ここで、貯留エリア７０に流入した高粘性材料は、流動抵抗の小さい方向に優先的に流れるから、細径に絞られた送出口７２を通過するよりも、送出口７２よりも大きい径（水平断面積）に形成された貯留エリア７０の水頭位置を上昇させるように流れ、その結果水頭位置が上昇する。他方、液送管Ｃ８３０から吐出ユニット４００へ流入した高粘性材料の液送圧力は、前記水頭位置の上昇（液面上昇）により開放される。
このように、本実施例の装置では、貯留ユニット３００が液送ユニット２００から高粘性材料の供給を受けても、貯留ユニット３００から吐出ユニット４００への高粘性材料の液送圧に影響を与えることがない。したがって、吐出ユニット４００から吐出される高粘性材料の吐出量精度に、液送ユニット２００から供給された高粘性材料による液送圧変動が悪影響を与えることを回避することができる。本実施例では、貯留エリア７０の水平断面積を送出口７２の水平断面積の１０倍に構成したが、これらの水平断面積比が５倍程度でも同様の効果を得ることができる。
液送ユニット２００が作動すると、前記液送管Ｂ８２０の高粘性材料の圧力は上昇し、前記液送管Ｂ８２０内の高粘性材料は、貯留ユニット３００の受取口７１を経て貯留エリア７０に流入する。ここで、貯留エリア７０に流入した高粘性材料は、流動抵抗の小さい方向に優先的に流れるから、細径に絞られた送出口７２を通過するよりも、送出口７２よりも大きい径（水平断面積）に形成された貯留エリア７０の水頭位置を上昇させるように流れ、その結果水頭位置が上昇する。他方、液送管Ｃ８３０から吐出ユニット４００へ流入した高粘性材料の液送圧力は、前記水頭位置の上昇（液面上昇）により開放される。
このように、本実施例の装置では、貯留ユニット３００が液送ユニット２００から高粘性材料の供給を受けても、貯留ユニット３００から吐出ユニット４００への高粘性材料の液送圧に影響を与えることがない。したがって、吐出ユニット４００から吐出される高粘性材料の吐出量精度に、液送ユニット２００から供給された高粘性材料による液送圧変動が悪影響を与えることを回避することができる。本実施例では、貯留エリア７０の水平断面積を送出口７２の水平断面積の１０倍に構成したが、これらの水平断面積比が５倍程度でも同様の効果を得ることができる。
また、液送ユニット２００から高粘性材料が貯留ユニット３００に供給されても、吐出ユニット４００の液送圧力に影響を与えないから、液送ユニット２００のプランジャ５２の繰り返し動作等により、貯留ユニット７０の受入口７１から脈動を伴った高粘性材料が流入しても、吐出ユニット４００の液送圧力に影響を与えず、結果として前記脈動を除去
することが可能である。
液送圧力が、吐出ユニット４００により吐出される高粘性材料の吐出量精度に影響を与
えることはない。
することが可能である。
液送圧力が、吐出ユニット４００により吐出される高粘性材料の吐出量精度に影響を与
えることはない。
また、高圧供給ポンプ１００は、吐出ユニット４００の吐出動作と同期することなく、液送管Ａ８１０が規定圧力範囲となるよう、圧力センサ１０１の計測量に基づき作動する。規定圧力範囲から下がると、高粘性材料が充填された容器から高粘性材料を汲み出し液送管Ａ８１０内の圧力を上昇させ、規定圧力範囲を超えるとその動作を停止する。
図１１は、本実施例の定量吐出装置における各部位の圧力変動等を示したタイムチャートである。図１１中、「４００」で示された最上段は吐出装置のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、二段目は貯留エリア７０における水頭位の検出位置を示しており、「７４」で示された三段目は液面センサからの信号出力のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、「２００」で示された四段目は液送ユニットの作動のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、「１０１」で示された五段目は圧力センサにおける圧力変動を示しており、「１００」で示された六段目は高圧供給ポンプのの作動ＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示している。
図１１は、本実施例の定量吐出装置における各部位の圧力変動等を示したタイムチャートである。図１１中、「４００」で示された最上段は吐出装置のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、二段目は貯留エリア７０における水頭位の検出位置を示しており、「７４」で示された三段目は液面センサからの信号出力のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、「２００」で示された四段目は液送ユニットの作動のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示しており、「１０１」で示された五段目は圧力センサにおける圧力変動を示しており、「１００」で示された六段目は高圧供給ポンプのの作動ＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示している。
以上に説明した本実施例の定量吐出装置によれば、前記高圧ポンプによる圧力とは圧力的に分離された液送ユニットを利用するため、圧力変動が極めて小さい状態で吐出装置に高粘性材料が供給されるため、吐出装置からばらつきなく高精度に高粘性材料を吐出させることができる。
また、液送ユニットは吐出装置の近くに配置することができるため液送路を短くすることができ、これにより更に脈動等の圧力変動を最小限に抑えることもできる。
また、液送ユニットは吐出装置の近くに配置することができるため液送路を短くすることができ、これにより更に脈動等の圧力変動を最小限に抑えることもできる。
１３ 昇降ガイド
１５ シリンダ
１６ 可動板
１８ ポンプ手段
２０ フォロープレート
２１ 缶体
２３ 送出管
２７ シャベル本体
２８ シャベルプレート
２９ 軸
３０ エアーモータ
５０ 切換バルブ
５１ 計量孔
５２ プランジャ
７０ 貯留エリア
７１ 受入口（受取口）
７２ 送出口
７３ 気圧調整口
７４ 液面センサ（貯留量センサ）
７５ 減圧弁
１００ 高圧供給ポンプ
１０１ 圧力センサ
２００ 液送ユニット
３００ 貯留ユニット
４００ 吐出ユニット（吐出装置）
５００ 制御部
８１０ 液送管Ａ
８２０ 液送管Ｂ
８３０ 液送管Ｃ
１５ シリンダ
１６ 可動板
１８ ポンプ手段
２０ フォロープレート
２１ 缶体
２３ 送出管
２７ シャベル本体
２８ シャベルプレート
２９ 軸
３０ エアーモータ
５０ 切換バルブ
５１ 計量孔
５２ プランジャ
７０ 貯留エリア
７１ 受入口（受取口）
７２ 送出口
７３ 気圧調整口
７４ 液面センサ（貯留量センサ）
７５ 減圧弁
１００ 高圧供給ポンプ
１０１ 圧力センサ
２００ 液送ユニット
３００ 貯留ユニット
４００ 吐出ユニット（吐出装置）
５００ 制御部
８１０ 液送管Ａ
８２０ 液送管Ｂ
８３０ 液送管Ｃ
Claims (9)
- 高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、
高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、
容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、
制御部と、を備える高粘性材料の定量吐出装置において、
前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路に液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出装置。 - 前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、
前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする請求項１記載の高粘性材料の定量吐出装置。 - 前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、
前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、
前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする請求項１または２記載の高粘性材料の定量吐出装置。 - 前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、
前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。 - 前記液送ユニットは、前記高圧供給ポンプから供給された高粘性材料を前記貯留ユニットに送出するポンプ機構と、前記高圧供給ポンプと連通させ且つ前記貯留ユニットとの連通を遮断する第１の位置および前記貯留ユニットと連通させ且つ前記高圧供給ポンプとの連通を遮断する第２の位置を有するバルブ機構と、を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出装置。
- 高粘性材料を吐出する吐出口を有する吐出ユニットと、
高粘性材料を貯留する貯留エリア、該貯留エリアに高粘性材料を供給するための受入口、および前記吐出ユニットに高粘性材料を送出するための送出口を有する貯留ユニットと、
容器に充填された高粘性材料を前記貯留ユニットに第１の圧力で供給する高圧供給ポンプと、を提供し、高粘性材料を定量吐出する方法において、
前記高圧供給ポンプおよび前記貯留ユニットを連通する流路にポンプ機構およびバルブ機構を有する液送ユニットを設け、該液送ユニットにより前記第１の圧力よりも低く調整された第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする高粘性材料の定量吐出方法。 - 前記貯留ユニットは、前記貯留エリアの上方に第３の圧力に調圧された空間を保持して高粘性材料を貯留し、
前記液送ユニットは、前記第１の圧力未満かつ前記第３の圧力を超える前記第２の圧力により前記貯留ユニットに高粘性材料を供給することを特徴とする請求項６記載の高粘性材料の定量吐出方法。 - 前記送出口を前記貯留エリアの下方に配設し、
前記受入口を前記貯留エリアの前記送出口より上方に配設し、
前記貯留エリアの断面積を前記送出口の断面積よりも大きく構成したことを特徴とする請求項６または７記載の高粘性材料の定量吐出方法。 - 前記貯留ユニットに、前記受入口より上方位置で貯留された高粘性材料の貯留量を監視するセンサを設け、
前記制御部が、前記センサからの信号に基づき前記液送ユニットを作動して前記貯留ユニットに高粘性材料を補充することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の高粘性材料の定量吐出方法。
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