JP2018038954A - 材料吐出制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内の材料上の蓋部材が下限に到達したことを検知し、容器交換時に容器内に残存する材料を減らすことが可能な材料吐出制御装置の提供。【解決手段】材料が充填された容器３０を支持する基台２と、容器３０内の材料を押圧する移動部４と、移動部４を駆動する駆動部７と、移動部４の位置を検知する検知部１０と、検知部１０が検知した移動部４の位置に応じて駆動部７を制御する制御部２０を備え、制御部２０は、予め定めた移動部４の推定移動変化率ａ、及び、検知部１０が検知した移動部４の位置から求めた移動部４の実測移動変化率ｂを演算して、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａを求め、比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外の場合、駆動部７の駆動を停止させると共に警報又は警告を発する材料吐出制御装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、容器内の材料を吐出する材料吐出制御装置に関する。

従来、一方の開口から加圧することで内部に貯留した液体を他方の開口から吐出するシリンジを備えた液体塗布装置が開示されている（特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２に記載された液体塗布装置は、シリンジ内の液体を安定して塗布するために、シリンジ内の液体を使い切る前に新たなシリンジと交換していた。そのため、特許文献１及び２に記載された液体塗布装置は、シリンジ内の液体の量を測定し、交換時期を取得していた。

特許第３８６２３３１号公報 特許第５２３９３５７号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された液体塗布装置は、交換時、シリンジ内に液体が残存した状態となることがある。残存した液体は、廃棄することになり、無駄なものとなっていた。

本発明は、容器内の材料を押圧する部材が底面に到達したことを検知し、容器内に残存する材料を減らすことが可能な材料吐出制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置は、
材料が充填された容器を支持する基台と、
前記基台に対して移動して前記容器内の材料を押圧する移動部と、
前記移動部を駆動する駆動部と、
前記移動部の位置を検知する検知部と、
前記検知部が検知した前記移動部の位置に応じて前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
予め定めた前記移動部の推定移動変化率、及び、前記検知部が検知した前記移動部の位置から求めた前記移動部の実測移動変化率を演算して、前記推定移動変化率に対する前記実測移動変化率を表す比を求め、
前記比が予め定めた所定の範囲外の場合、前記駆動部の駆動を停止させる
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置では、
前記制御部は、
前記駆動部の駆動を停止させると共に警報又は警告を発信する
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置では、
前記移動部は、
前記基台に対して昇降可能な昇降部と、
前記昇降部に支持され前記容器内の材料上に載せる蓋部材と、
を有する
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置は、
前記蓋部材に取り付けられ前記駆動部が駆動することで前記容器内の材料を吸い上げる第１ポンプと、
前記第１ポンプから吸い上げられる材料が通過するホースと、
前記ホースを通過した材料を吐出する塗布部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記第１ポンプを駆動する第１駆動部
を有する
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置では、
前記塗布部は、
前記ホース内の材料を送る第２ポンプと、
前記第２ポンプによって送られた材料を塗布するノズルと、
を有し、
前記駆動部は、
前記第２ポンプを駆動する第２駆動部
を有する
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる材料吐出制御装置によれば、容器内の材料を加圧する部材が的確に下限に到達したことを検知し、容器内に残存する材料を減らすことが可能となる。

本発明にかかる第１実施形態の材料吐出制御装置を示す。 第１実施形態の材料吐出制御装置１の蓋部材５が下限位置に到達した状態を示す。 第１実施形態の材料吐出制御装置１の制御フローチャートである。 第１実施形態の材料吐出制御装置１の時間に対する昇降部３の位置の関係を示すグラフである。 本発明にかかる第２実施形態の材料吐出制御装置を示す。 第２実施形態の材料吐出制御装置１の蓋部材５が下限位置に到達した状態を示す。

以下、図面に基づき本発明にかかる一実施形態の材料吐出制御装置１を具体的に説明する。

図１は、本発明にかかる第１実施形態の材料吐出制御装置１を示す。図２は、第１実施形態の材料吐出制御装置１の昇降部４が下限位置に到達した状態を示す。

第１実施形態の材料吐出制御装置１は、基台２と、基台２の上方に伸縮可能に延びる支持部３と、支持部３に載せられ昇降する昇降部４と、昇降部４に支持され容器３０内の材料上に載せる蓋部材５と、蓋部材５に取り付けられ容器３０内の材料を吸い上げる第１ポンプ６と、第１ポンプ６を駆動する第１駆動部７と、第１ポンプ６から吸い上げられる材料が通過するホース８と、ホース８を通過した材料を吐出する塗布部９と、昇降部４の位置を検知する検知部１０と、検知部１０が検知した昇降部４の位置に応じて第１駆動部７及び塗布部９を制御する制御部２０と、を備える。なお、昇降部４と蓋部材５は、移動部を構成する。

基台２は、両側に支持部３が設けられ、中央部に容器３０を置く部分を有する。容器３０は、上方に開口３０ａ、下方に底面３０ｂを有する。容器３０の内部には、材料が充填され、上方の開口３０ａから内部に挿入された蓋部材５によって密閉される。容器３０としては、ペール缶又はシリンジ等を用いる。

支持部３は、基台２に固定された支持用シリンダ３ａと、一端が昇降部４に固定され、他端が支持用シリンダ３ａ内を移動可能な支持用ロッド３ｂと、を有する。支持用ロッド３ｂは、昇降部４と共に移動する。

昇降部４は、両側を支持部３で支持され、中央部の下方に、蓋部材５、第１ポンプ６、及び第１駆動部７を支持する。昇降部４は、第１駆動部７が駆動し、容器３０内の材料が第１ポンプ６によって吸い上げられると、蓋部材５と共に下降する。そして、第１駆動部７が停止すると、昇降部４の下降も停止する。

蓋部材５は、昇降部４に支持され、容器３０の内部に充填された材料の上面に載せられる。蓋部材５には、第１ポンプ６に通じる図示しない貫通孔が形成されている。材料として溶融熱可塑性材料を用いる場合、蓋部材５としてヒータを内蔵した加熱用プラテンを用いる。容器３０内の溶融熱可塑性材料を蓋部材５のヒータで溶融させて、第１ポンプ６によって吸い上げる。

第１ポンプ６は、蓋部材５の上方に取り付けられる。第１駆動部７は、第１ポンプ６の上方に伝達部材７ａを介して取り付けられる。そして、蓋部材５、第１ポンプ６、及び第１駆動部７は、昇降部４に支持され、昇降部４と共に昇降する。

塗布部９は、ホース８を介してポンプ６に連結される。塗布部９は、ホース８内の材料を吸引する第２ポンプ９ａと、第２ポンプ９ａを駆動する第２駆動部９ｂと、第２ポンプ９ａを通過した材料を吐出するノズル９ｃと、を有する。

第１駆動部７及び第２駆動部９ｂを駆動し、第１ポンプ６が容器３０内の材料を吸い上げると、蓋部材５が降下する。言い換えれば、蓋部材５が容器３０内の材料を押圧する。容器３０は、予め材料が充填されており、材料が無くなると、新たな容器３０に交換される。なお、第１駆動部７と第２駆動部９ｂは、駆動部を構成する。

検知部１０は、昇降部４の位置を検知する。検知部１０は、支持用シリンダ３ａに固定された検知用シリンダ１０ａと、一端が昇降部４に固定され、他端が検知用シリンダ１０ｂ内を移動可能な検知用ロッド１０ｂと、を有する。検知用ロッド１０ｂは、昇降部４と共に移動する。検知部１０は、検知用シリンダ１０ａに対する検知用ロッド１０ｂの位置を検知する。検知部１０が検知した検知用シリンダ１０ａに対する検知用ロッド１０ｂの位置は、制御部２０に伝えられる。

制御部２０は、検知部１０から送られた検知信号に応じて、加圧第１駆動部７及び第２駆動部９ｂを制御する。

ここで、具体的な制御についてフローチャートを用いて説明する。

図３は、第１実施形態の材料吐出制御装置１の制御フローチャートである。

まず、ステップ１で、昇降部４を初期位置にセットする（ＳＴ１）。昇降部４の初期位置は、容器３０を材料吐出制御装置１の基台２に置いた後、容器３０内の材料の上面と蓋部材５の下面が同一になる位置である。

次に、ステップ２で、駆動部を駆動する（ＳＴ２）。具体的には、第１駆動部７及び第２駆動部９ｂを駆動する。駆動部が駆動すると、第１ポンプ６及び第２ポンプ９ａがそれぞれ作動する。第１ポンプ６及び第２ポンプ９ａがそれぞれ作動すると、容器３０内の材料が吸い上げられて蓋部材５を移動させる。言い換えれば、蓋部材５が容器３０内の材料を押圧する。吸い上げられた材料を塗布部９のノズル９ｃから吐出する。

続いて、ステップ３で、検知部１０が検知した昇降部４の位置を制御部２０に入力する（ＳＴ３）。検知部１０は、検知用シリンダ１０ａに対する検知用ロッド１０ｂの位置を検知し、制御部２０に入力する。

次に、ステップ４で、制御部２０は、予め定めた昇降部４の推定移動変化率ａに対する検知部１０が検知した昇降部４の位置から求めた昇降部４の実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａを演算する（ＳＴ４）。昇降部４の推定移動変化率ａは、第１駆動部７及び第２駆動部９ｂの駆動力に対する材料の吸い上げ量から、予め演算し、記憶しておく。

続いて、ステップ５で、制御部２０は、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲内か否かを判定する（ＳＴ５）。推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａは、通常１となる。

ステップ５において、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲内の場合、ステップ３に戻る。ステップ５において、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外の場合、ステップ６に進む。所定の範囲は、例えば０．９５≦ｂ／ａ≦１．０５とする。

ステップ６では、制御部２０は、第１駆動部７及び第２駆動部９ｂの駆動を停止させる（ＳＴ６）。もし、第１駆動部７及び第２駆動部９ｂの駆動を停止させず、そのまま駆動すると、第１ポンプ６及び第２ポンプ９ａが焼き付いて損傷してしまう。

図４は、第１実施形態の材料吐出制御装置１の時間に対する昇降部４の位置の関係を示すグラフである。

図４に示すように、昇降部４は、初期位置から予め定めた推定移動変化率ａで下降する。そして、図２に示すように、蓋部材５の下端が容器３０の底面３０ｂに到達した時、昇降部４は下降できずに停止位置に留まる。したがって、検知部１０が検知する実測移動変化率ｂは０に近くなり、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外となる。したがって、制御部２０は、容器３０内の材料が存在しないと判断できる。

なお、実測移動変化率ｂが０になった際に、制御部２０が駆動部７の駆動を停止させるように設定してもよい。また、警報音を鳴動させたり、警告灯を点灯させたりしてもよい。

このように、第１実施形態の材料吐出制御装置１によれば、容器３０内の材料上の移動部４，５が下限に到達したことを安定して検知し、容器３０の寸法にバラツキがあっても容器３０内に残存する材料を減らすことが可能となる。

図５は、本発明にかかる第２実施形態の材料吐出制御装置５１を示す。図６は、第２実施形態の材料吐出制御装置５１の昇降部５４が下限位置に到達した状態を示す。

第２実施形態の材料吐出制御装置５１は、基台５２と、基台５２の上方に延びる支持部５３と、昇降可能な昇降部５４と、昇降部５４に支持され容器８０内の材料上に載せる蓋部材５５と、昇降部５４を駆動する駆動部５７と、昇降部５４の位置を検知する検知部６０と、検知部６０が検知した昇降部５４の位置に応じて駆動部５７を制御する制御部７０と、を備える。

基台５２は、両側に支持部５３が設けられ、中央部に容器８０を支持する。容器８０は、上方に開口８０ａ、下方に塗布部８０ｂを有する。容器８０の内部に充填された材料が、上方の開口８０ａから内部に挿入された蓋部材５５によって押圧され、塗布部８０ｂから塗布される。

支持部５３は、基台５２に固定された支持柱５３ａと、支持柱５３ａに支持される支持板５３ｂと、を有する。

昇降部５４は、下方に蓋部材５５が取り付けられる。昇降部５４は、駆動部５７によって昇降される。駆動部５７が駆動されると、昇降部５４が蓋部材５５と共に下降する。そして、駆動部５７が停止すると、昇降部５４の下降も停止する。なお、駆動部５７は、伸縮する流体圧シリンダ等の往復駆動するアクチュエータが好ましい。特に、駆動部５７は、負荷抵抗が所定の範囲を上回った場合には、伸縮しないものが好ましい。

蓋部材５５は、昇降部５４に取り付けられ、容器８０の内部に充填された材料の上面に載せられる。蓋部材５５は、駆動部５７が駆動されると、昇降部５４と共に下降し、容器８０の内部の材料を押圧する。

検知部６０は、昇降部５４の位置を検知する。検知部６０は、基台５２に固定された検知用シリンダ６０ａと、一端が昇降部５４に固定され、他端が検知用シリンダ６０ｂ内を移動可能な検知用ロッド６０ｂと、を有する。検知用ロッド６０ｂは、昇降部５４と共に移動する。検知部６０は、検知用シリンダ６０ａに対する検知用ロッド６０ｂの位置を検知する。検知部６０が検知した検知用シリンダ６０ａに対する検知用ロッド６０ｂの位置は、制御部７０に伝えられる。

制御部７０は、検知部６０から送られた検知信号に応じて、駆動部５７を制御する。

続いて、具体的な制御についてフローチャートを用いて説明する。第２実施形態の材料吐出制御装置５１の制御フローチャートは、基本的に第１実施形態と同様なので、図３を用いて説明する。

まず、ステップ１で、昇降部５４を初期位置にセットする（ＳＴ１）。昇降部５４の初期位置は、容器８０を材料吐出制御装置５１の基台２にセットした後、容器８０内の材料の上面と蓋部材５５の下面が同一になる位置である。

次に、ステップ２で、駆動部５７を駆動する（ＳＴ２）。駆動部５７が駆動すると、アクチュエータ５７ａが作動する。アクチュエータ５７ａが作動すると、蓋部材５５が移動する。蓋部材５５が移動すると、容器８０内の材料が押圧されて吐出口８０ｂから吐出される。

続いて、ステップ３で、検知部６０が検知した昇降部５４の位置を制御部７０に入力する（ＳＴ３）。検知部６０は、検知用シリンダ６０ａに対する検知用ロッド６０ｂの位置を検知し、制御部７０に入力する。

次に、ステップ４で、制御部７０は、予め定めた昇降部５４の推定移動変化率ａに対する検知部６０が検知した昇降部５４の位置から求めた昇降部５４の実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａを演算する（ＳＴ４）。昇降部５４の推定移動変化率は、駆動部５７の駆動力に対する昇降部５４の移動量から、予め演算し、記憶しておく。

続いて、ステップ５で、制御部７０は、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲内か否かを判定する（ＳＴ５）。推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａは、通常１となる。

ステップ５において、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲内の場合、ステップ３に戻る。ステップ５において、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外の場合、ステップ６に進む。所定の範囲は、例えば０．９５≦ｂ／ａ≦１．０５とする。

ステップ６では、制御部７０は、駆動部５７の駆動を停止させる（ＳＴ６）。

図４に示すように、昇降部５４は、初期位置から予め定めた推定移動変化率ａで下降する。そして、図６に示すように、蓋部材５５の下端が容器８０の底面に到達した時、昇降部５４は下降できずに停止位置に留まる。したがって、検知部６０が検知する実測移動変化率ｂは０に近くなり、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外となる。したがって、制御部７０は、容器８０内の材料が存在しないと判断できる。

なお、実測移動変化率ｂが０になった際に、制御部７０が駆動部５７の駆動を停止させるように設定してもよい。また、警報音を鳴動させたり、警告灯を点灯させたりしてもよい。

このように、第１実施形態の材料吐出制御装置５１によれば、容器８０内の材料上の移動部５４，５５が下限に到達したことを安定して検知し、容器８０の寸法にバラツキがあっても容器８０内に残存する材料を減らすことが可能となる。

以上、本実施形態の材料吐出制御装置１，５１によれば、材料が充填された容器３０，８０を支持する基台２，５２と、基台２，５２に対して移動して容器３０，８０内の材料を押圧する移動部４，５，５４，５５と、移動部４，５，５４，５５を駆動する駆動部７，５７と、移動部４，５，５４，５５の位置を検知する検知部１０，６０と、検知部１０，６０が検知した移動部４，５，５４，５５の位置に応じて駆動部７，５７を制御する制御部２０，７０と、を備え、制御部２０，７０は、予め定めた移動部４，５，５４，５５の推定移動変化率ａ、及び、検知部１０，６０が検知した移動部４，５，５４，５５の位置から求めた移動部４，５，５４，５５の実測移動変化率ｂを演算して、推定移動変化率ａに対する実測移動変化率ｂを表す比ｂ／ａを求め、比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外の場合、駆動部７，５７の駆動を停止させるので、容器内の材料上の移動部４，５，５４，５５が下限に到達したことを安定して検知し、容器の寸法にバラツキがあっても容器内に残存する材料を減らすことが可能となる。

また、本実施形態の材料吐出制御装置１，５１によれば、制御部２０，７０は、比ｂ／ａが予め定めた所定の範囲外で、実測移動変化率ｂが０になった際に、駆動部７，５７の駆動を停止させるので、容器内の材料上の移動部４，５，５４，５５が下限に到達したことをより的確に検知することが可能となる。

また、本実施形態の材料吐出制御装置１，５１によれば、制御部２０，７０は、駆動部７，５７の駆動を停止させると共に警報又は警告を発信するので、容器内の材料上の移動部４，５，５４，５５が下限に到達したことを周囲に知らせることが可能となる。

また、本実施形態の材料吐出制御装置１，５１によれば、移動部４，５，５４，５５は、基台２，５２に対して昇降可能な昇降部４，５４と、昇降部４，５４に支持され容器３０，８０内の材料上に載せる蓋部材５，５５と、を有するので、設計の自由度を高くすることが可能となる。

また、本実施形態の材料吐出制御装置１によれば、蓋部材５に取り付けられ駆動部７が駆動することで容器３０内の材料を吸い上げる第１ポンプ６と、第１ポンプ６から吸い上げられる材料が通過するホース８と、ホース８を通過した材料を吐出する塗布部９と、を備え、駆動部７は、第１ポンプ６を駆動する第１駆動部７を有するので、材料がなくなり、第１ポンプ６が焼き付け等によって損傷することを防止することが可能となる。

また、本実施形態の材料吐出制御装置１によれば、塗布部９は、ホース８内の材料を送る第２ポンプ９ａと、第２ポンプ９ａによって送られた材料を塗布するノズル９ｃと、を有し、駆動部７は、第２ポンプ９ａを駆動する第２駆動部９ｂを有するので、材料がなくなり、第２ポンプ９ａが焼き付け等によって損傷することを防止することが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１,５１…材料吐出制御装置
２,５２…基台
３,５３…支持部
４,５４…昇降部（移動部）
５,５５…蓋部材（移動部）
６…第１ポンプ
７…第１駆動部（駆動部）
８…ホース
９…塗布部
９ａ…第２ポンプ
９ｂ…第２駆動部（駆動部）
９ｃ…ノズル
１０，６０…検知部
２０，７０…制御部
３０，８０…容器
５７…駆動部

Claims (5)

1. 材料が充填された容器（３０，８０）を支持する基台（２，５２）と、
   前記基台（２，５２）に対して移動して前記容器（３０，８０）内の材料を押圧する移動部（４，５，５４，５５）と、
   前記移動部（４，５，５４，５５）を駆動する駆動部（７，５７）と、
   前記移動部（４，５，５４，５５）の位置を検知する検知部（１０，６０）と、
   前記検知部（１０，６０）が検知した前記移動部（４，５，５４，５５）の位置に応じて前記駆動部（７，５７）を制御する制御部（２０，７０）と、
   を備え、
   前記制御部（２０，７０）は、
   予め定めた前記移動部（４，５，５４，５５）の推定移動変化率（ａ）、及び、前記検知部（１０，６０）が検知した前記移動部（４，５，５４，５５）の位置から求めた前記移動部（４，５，５４，５５）の実測移動変化率（ｂ）を演算して、前記推定移動変化率（ａ）に対する前記実測移動変化率（ｂ）を表す比（ｂ／ａ）を求め、
   前記比（ｂ／ａ）が予め定めた所定の範囲外の場合、前記駆動部（７，５７）の駆動を停止させる
   ことを特徴とする材料吐出制御装置（１，５１）。
2. 前記制御部（２０，７０）は、
   前記駆動部（７，５７）の駆動を停止させると共に警報又は警告を発信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の材料吐出制御装置（１，５１）。
3. 前記移動部（４，５，５４，５５）は、
   前記基台（２，５２）に対して昇降可能な昇降部（４，５４）と、
   前記昇降部（４，５４）に支持され前記容器（３０，８０）内の材料上に載せる蓋部材（５，５５）と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の材料吐出制御装置（１，５１）。
4. 前記蓋部材（５）に取り付けられ前記駆動部（７）が駆動することで前記容器（３０）内の材料を吸い上げる第１ポンプ（６）と、
   前記第１ポンプ（６）から吸い上げられる材料が通過するホース（８）と、
   前記ホース（８）を通過した材料を吐出する塗布部（９）と、
   を備え、
   前記駆動部（７）は、
   前記第１ポンプ（６）を駆動する第１駆動部
   を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の材料吐出制御装置（１）。
5. 前記塗布部（９）は、
   前記ホース（８）内の材料を送る第２ポンプ（９ａ）と、
   前記第２ポンプ（９ａ）によって送られた材料を塗布するノズル（９ｃ）と、
   を有し、
   前記駆動部（７）は、
   前記第２ポンプ（９ａ）を駆動する第２駆動部（９ｂ）
   を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の材料吐出制御装置（１）。

Images