JP2014205129A - 液体吐出ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】粘性流体などを精密に吐出する、液体吐出ユニットを提供する。【解決手段】供給された液体４はギヤ溝１４に満たされ、ケーシング３の内周壁１３とギヤ１１の歯先１２においてシールされる様に、円周方向に摺動移動させ液体を吐出側に移動させ吐出させるノズル１７を設け、前記ギヤは少なくとも片側をモーター９により回転駆動させ、ギヤの歯先とケーシング内周壁の接する面が多い方向に回転させ、液体を移動供給し液体を吐出する。【選択図】図１

Description

本発明は、粘性流体などを精密に吐出する、液体吐出ユニットに関するものである。

従来より液体を吐出するユニットは各種の構造のものがある。その中でも一般的なものは、吐出液体を入れたタンク内の液面に圧をかけ、チューブにより吐出ユニット内に液体を入れ、エアーによる往復駆動や、モーターでボールネジを回転させて、吐出ユニット内から駆動させたストローク分液体を吐出し、液体を充填塗布、点塗布、線状塗布させるものはあった。

また、所定量の吐出からエンドレス吐出まで可能なディスペンサーとして、液体に対しスクリューネジを回転させ必要量をノズル方向に送り続けることで、点塗布から、線塗布、充填等、上記のような往復ストロークに関係なく液体を吐出させるスクリュー方式の塗布ユニットや、一般的に言われるギヤポンプ方式、たとえば、液体を注入口から排出口に対して、２個の噛み合う固定の回転軸に対してギヤを回転させ、ギヤの溝にある液体を回転移動させ液体を吐出させる。２個のギヤの歯先円直径および歯幅方向にもわずかの隙間をもたせたケーシングにより構成し、少なくとも片方のギヤに回転駆動させることにより、排出側の方に液体を移送と共に押出吐出させるギヤポンプ方式は従来よりあった。

ところで、上記の様な所定量の液体吐出からエンドレス吐出可能なディスペンサーとして、スクリュー方式やギヤポンプ方式において、スクリュー方式の場合スクリューネジの上部より液体を供給し、スクリューにより送られた液体は、下方の吐出ノズルより液体は所定量排出されていく。 しかし、スクリューとして液体を送り出すスクリュー溝部の外周と、柱状ホルダーの内周面との隙間は生じる。
それは、スクリューの芯振れ、柱状ホルダーの芯振れ、嵌合公差、磨耗等により発生する。それが、液体吐出のばらつきや機差となって生じていた。

一方、ギアポンプ方式においては、２個の噛み合わせギヤの上方より液体を注入し、ケーシング内のギヤ溝の液体を所定速度で回転移送させ、下方の吐出ノズル側より液体を吐出させる。上記にもあるが、２個の噛み合う固定ピッチの回転軸を中心に回転するギヤで構成している。このギヤを回転させ液体を吐出させるため、２個のギヤの歯先円直径に沿ったケーシングの内周面において、わずかの隙間をもたせている。これは、ギヤ支持部の傾き、ケーシングの傾き、ギヤの同軸度、ギヤの回転中心と振れ量等が有り、これらの要因により隙間が生じ、吐出のばらつきや機差となって生じていた。また、隙間を限りなく少なくして吐出精度を向上させるため、加工精度を上げる必要があった。

本発明に係わる液体吐出ユニットは、上記課題を解決するために、液体を押し出す従来型のギヤポンプ方式とは異なり、ケーシング内で噛み合う２個のギヤの歯先円直径の円周方向、および、歯幅方向に対して保持するようなケーシングにおいて、ギヤの両ピッチ間および歯幅方向の中心部に液体の注入口を設け、その対向方向の吐出側にノズルを設け、液体供給タンクより圧送される液体を、上記ケーシングの液体注入口に接続する。供給された液体はギヤ溝に満たされ、ケーシングの内周壁とギヤの歯先においてシールされる様に、円周方向に摺動移動させ液体を吐出側に移動させ吐出させる。ギヤは少なくとも片側をモーターにより回転駆動させ、ギヤの歯先とケーシング内周壁の接する面が多い方向に回転させ、液体を移動供給し液体を吐出する。

以上説明したように、本発明に従えば従来のギヤポンプ方式と異なり、ギヤの歯先とケーシングの内周壁が接するようにしたことで、液体の移送供給精度を高めることが可能となり、液体の吐出精度が向上する。また、ギヤの歯先とケーシングの内周壁との間で磨耗が生じても液体の吐出精度に影響しない。前記磨耗に対応する構造として、ギヤとモーターシャフトとの連結部において、中心軸がずれても対応できるように、一般的に使用されているオルダム継手やフレキシブルカップリングで結合させる。

上記に加え、液体吐出後の液切れを良くするために、瞬時停止可能なブレーキ付きモーターを使用するとか、わずかにギヤを逆転させることで、より吐出精度を向上させることも可能となる。

本発明液体吐出ユニットの液体とギヤ構成を示す断面図である。 本発明液体吐出ユニットの正面図の部分断面図である。 本発明液体吐出ユニットの平面図の部分断面図である。

以下、本発明の実施例である液体吐出ユニットを図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の液体吐出ユニットの、液体とギヤ構成を示す断面図を示している。液体供給部は図示していないが、液体圧送タンクよりチューブ１により液体吐出ユニット２のケーシング３に液体４は注入される。初期において液体注入時に液体溜まり部５のエアーを出してしまうため、ネジ６を緩めボール７のシール効果がなくなると、エアーはエアー抜き穴８よりエアーを抜く。ケーシング３内に液体４が満たされると、ネジ６を締め付けボール７でシールする。モーター９により回転させるギヤ１０と噛み合うギヤ１１は、ギヤの歯先１２とケーシング３の内周面１３に接して保持されると共に、液圧も加わることで、歯先１２とケーシング３の内周面１３はシール効果もなしている。

圧送された液体４は、液体溜まり部５からギヤ溝１４に順次液体４が入り、モーター９により回転移送され、排出側液体溜まり部１５に液体４は貯留され、ノズル部１６のノズル１７より、モーター９に指示された液体吐出分ギヤ１０が回転し、液体４はノズル１７より吐出される。１８の穴はギヤ１０およびギヤ１１の歯幅方向を含めケーシング３内に保持規制するための連結ボルト穴である。

ノズル先端１９の液体４の吐出きれをよくするために、ギヤ１０を駆動するモーター９をわずか逆転させる。通常の液体４吐出時はギヤ１０の歯面２０の面で液体４をシール状態とするが、前記のようにモーター反転時には、ギヤ１０の歯面２１の面でシール状態をつくる。 またこの時も上記同様に、液体４はギヤの歯先１２とケーシング３の内周面１３に接してシールされる。

図２は、本発明のディスペンサーユニット正面図の部分断面図である。液体４を注入する注入口２２は、ギヤ１０の歯幅のほぼ中央部に位置し、ギヤ１０およびギヤ１１の歯幅方向の規制プレート２３および２４によって位置を規制している。
ケーシング３に対して、規制プレート２３を保持してケーシング３に固定する前面プレート２５、および、後方には駆動部２６を取り付ける駆動ブロック２７が、ケーシング３に取り付けられている。

駆動部２６は、本実施例ではモーター９とモーターブレーキ２８および、減速機２９で構成しているが、サーボモーター等でダイレクトコントロールしても良い。 減速機２９のシャフト３０とギヤ１０を回転駆動させ、且つ軸芯がずれても駆動部に影響しないように、オルダム継ぎ手３１を使用している。この他には、フレキシブルカップリング等を使用してもよい。オルダム継ぎ手３１とギヤ１０との駆動連結部に隙間３２をもたせている。これは、上記にも記載しているが、ギヤ１０およびギヤ１１の歯先１２とケーシング３の内周面１３との磨耗が生じても、軸芯ズレに対応できるようにしたものである。３３は液体に対する漏れ対応用のシールである。

図３は、本発明液体塗布ユニットの平面図の部分断面図である。上記の構成説明とほとんど同じとなってしまうが、ここでは構成の応用例について説明する。まずギヤ１０とギヤ１１は、はすばギヤとして図示している。平歯車でも上記特性は満たせるが、はすばギヤとすることで歯が少しづつ噛み合っていくため、液体の吐出に対して脈動が抑えられると共に、ギヤの歯先１２とケーシング３の内周面１３との接触も滑らかな接触となり、ギヤの歯先１２とケーシング３の内周面１３の磨耗も軽減する。

液体４に接触する材質においても液体の粘度にあわせ、ケーシング３、ギヤ１０および１１、または幅方向の規制プレート２３および２４等は、鉄系の材質や樹脂系の材質組み合わせ、多種類の液体に対応させることもできる。

本発明の実施例においては、ケーシング３内の駆動ギヤ１０の後部軸上に駆動部２６を設けているが、例えば、後部スペースの関係で駆動ギヤ１０に対してタイミングベルトやギヤ連結などで、駆動部２６をずらせた位置に配置し、構成することも図示はしていないが可能である。

３ ケーシング
４ 液体
９ モーター
１０ ギヤ
１２ ギヤの歯先
１３ ケーシングの内周面
１７ ノズル
２６ 駆動部

Claims (4)

1. 液体貯留部より導入された加圧液体の下部に、２個の噛み合う歯車があり、歯車は歯車ケーシングにより、歯先および歯幅方向に対しても保持している。この片方の歯車には、モーターにより歯車を回転および停止させる様に連結させ、ギヤの歯溝にある液体を所定量吐出させるため、液体導入口と対向する方向に液体吐出ノズルを設けたことを特徴とした液体吐出ユニット。
2. 上記吐出ユニットの加圧液体の注入位置は、２個の歯車間の概ね中央且つ歯幅中央に位置し、その反対方向に吐出ノズルを構成した、請求項１に記載の液体吐出ユニット。
3. 上記歯車は、歯車ケーシングと歯先が多く接するような方向に回転し、シール効果が増大するように液体を送るようにした、請求項１および２記載の液体吐出ユニット。
4. 上記２個の噛み合うギヤは、吐出液体の脈動が生じにくくするため、ギヤの歯先が接するケーシングの内周壁に順次接するギヤ、例えば、はすばギヤ、やまばギヤで構成したことを特徴とした、請求項１および請求項２の液体吐出ユニット。

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