JP2521332B2 - ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微量の液体を吐出するポンプに係り、はん
だ用ペースト、アルコール等の溶剤および接着剤等の吐
出ポンプに利用できる。

〔従来の技術〕

従来より、各種基板にチップ等を固定する、いわゆる
チップマウンタ等においては、はんだ付け用のペースト
を基板に付着してからチップを取付け、その後炉に入れ
てチップを基板に固定していた。

この際、基板にペーストを付着する方法としては、注
射器状のペースト供給装置にペーストを入れておき、ま
ず供給装置をペーストの付着位置の上方まで移動し、そ
の後、圧縮空気等により所定時間圧力をかけて供給装置
の針状の先端からペーストを出し、このペーストが基板
に接触するまで供給装置を下方に移動して、ペーストを
基板に付着していた。

続いて他の箇所にペーストを付着する時には、供給装
置を上方に移動し、次の付着位置の上方まで移動して前
記同様の手順により行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような方法では、基板に供給装置の先端
のペーストが接触するまで供給装置を移動するため、供
給装置の移動に時間がかかり、作業時間が長くなるとい
う問題点があった。

その上、供給装置の先端を基板に接触させてペースト
を付着させているので、ペーストの供給が不確実であ
り、液切れも悪くなってペーストの供給量も一定しない
という問題点があった。

そこで、供給装置を基板に接触させずに、ペースト付
着位置の上方から、圧縮空気により圧力を掛けてペース
トをスプレー状に吐出して基板に付着させる方法も考え
られる。

しかしながら、この方法では供給装置を上下方向に移
動しないので移動時間は短くなるが、ペーストがスプレ
ー状に吐出されるため、基板上の広い範囲にペーストが
付着してしまうという問題点があった。特に基板に固定
するチップ等は極めて小さいために、基板上に付着させ
るペーストもチップ等の大きさに合わせて極めて小さな
範囲に付着させる必要があり、広い範囲にペーストが付
着すると不良発生の原因になることがあった。

また、ペーストを圧縮空気等でスプレー状に吐出する
ため、吐出量の精度を高くできないという問題点があっ
た。特に吐出液が粘性の高い液である場合には、吐出量
の精度を高くすることは非常に困難であった。

さらに、はんだ用のペースト以外に、アルコール等の
溶剤、接着剤等においても、微量かつ高精度で液体を吐
出できるポンプが望まれており、また、一工程あたりの
作業時間を短縮するために、液体の供給を高速で行える
ポンプも望まれていた。

本発明の目的は、ペースト等の高粘度の液体であって
も高精度、微量および高速で吐出できるポンプを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ポンプブロック内部に略円筒状に形成さ
れ、その一端面に液体を吐出する吐出口が形成され、側
面に液体の供給側に連結された液体導入孔が形成された
液体吸入路と、前記液体吸入路内に配置され、前記吐出
口に向かって進退されて吐出口に当接あるいは離れるこ
とで吐出口を開閉する吐出口開閉バルブと、前記液体吸
入路内において前記吐出口開閉バルブの外側に同心円状
に配置され、前記吐出口に向かって進退されて液体を吐
出する吐出用部材と、前記液体吸入路内において前記吐
出用部材の外側に同心円状にかつ液体吸入路の内側面か
ら離れて配置され、前記吐出口側に向かって進退されて
前記液体吸入路の一端面に当接あるいは離れることで液
体吸入路を開閉して液体吸入路における吐出口側の空間
を液体導入孔側の空間から区画する吸入路開閉バルブ
と、これらの吐出口開閉バルブ、吐出用部材および吸入
路開閉バルブをそれぞれ所定動作で進退駆動させる駆動
機構とを備えることを特徴とするポンプである。

この駆動機構は、前記吸入路開閉バルブを開き吐出用
部材を吐出口より離れる方向に移動させて液体を吸入さ
せる吸入動作と、この吸入動作後に吸入路開閉バルブを
閉じて吐出液を計量する計量動作と、この計量動作後に
吐出口開閉バルブを開いて吐出用部材を吐出口側に移動
させて液体を吐出させる吐出動作と、この吐出動作後に
吐出口開閉バルブを閉める吐出口閉塞動作を行うように
構成されている。

〔作用〕

このような本発明における作用は例えば次のようにな
る。

圧縮空気等を用いた駆動機構により、吸入路開閉バル
ブを開いて液体を吸入路より吸入路開閉バルブの内側つ
まり吐出口側の空間に供給可能な状態にし、さらに、吐
出用部材を吐出口より離れる方向に移動させて、この移
動により形成される空間に液体を吸入する。

この吸入動作後に、吸入路開閉バルブを閉じて液体を
吸入路開閉バルブの内側に封入して、吐出量を所定の量
に計量する。

この計量動作後に、吐出口開閉バルブを開いて液体を
吐出可能な状態にして、吐出用部材を吐出口の方向に移
動させて吐出口より液体を吐出する。

この吐出動作後に、吐出口開閉バルブを閉めて吐出口
を閉塞する。

以上の動作を繰り返して、所定量ごとの液体を吐出口
より吐出する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明のポンプ１の断面図が示されてい
る。

ポンプ１は、４つのポンプブロック2,3,4,5が第１図
中、上下方向に連結されて形成されている。この各ポン
プブロック２〜４の連結には、第２図に示すようにポン
プブロック２〜４の四隅に通された連結部材６が用いら
れている。

この４つのポンプブロックの内、ポンプ１の上端に設
けられたポンプブロック２の内部には、段差が付けられ
て大径部10Aおよび小径部10Bが設けられた第１シリンダ
10が形成されている。

また、ポンプブロック２に連設されたポンプブロック
３の内部およびポンプブロック３に連設されたポンプブ
ロック４の内部にも、それぞれ第２シリンダ11および第
３シリンダ12が形成されている。

第１シリンダ10の大径部10Aの上面と、第２シリンダ1
1および第３シリンダ12の各上面とには、各シリンダ10,
11,12に圧縮空気を供給するシリンダポート13,14,15が
それぞれ連通されている。

一方、ポンプ１の下端に設けられたポンプブロック５
には、下面に向かってテーパ状に形成されてノズルとし
て作用する吐出口16を有する略円筒状の液体吸入路17が
形成されている。この液体吸入路17よりポンプブロック
５の側面に向かって液体導入孔18が貫通されており、こ
の液体導入孔18には、液体供給パイプ19の一端が螺合さ
れている。この液体供給パイプ19は、はんだ用のペース
ト等の液体21が収納されたタンク22に接続されている。

ポンプブロック２の第１シリンダ10の大径部10Aに
は、第１ピストン23が軸方向摺動可能に挿入されてい
る。この第１ピストン23は、第１シリンダ10よりポンプ
ブロック３、第２シリンダ11、第３シリンダ12を介して
液体吸入路17まで延長され、第２図にも示すように断面
円形に形成された第１ピストンロッド24を備えている。

このピストンロッド24の下端24Aは、テーパ状に形成
されており、吐出口16に当接あるいは離れることで吐出
口16を開閉する。従って、この下端24Aによって吐出口
開閉バルブ25が構成される。

また、第１ピストン23の摺動面には、Ｏリング26が介
装されて第１シリンダ10に供給された圧縮空気が漏れな
いようにシールしている。

第１ピストン23およびポンプブロック３間には、コイ
ルばね27が介在されて第１ピストン23を第１シリンダ10
の小径部18Bの方向、第１図上方に付勢している。

第２シリンダ11には、第２ピストン30が軸方向摺動可
能に挿入されている。この第２ピストン30は、第２シリ
ンダ11よりポンプブロック４、第３シリンダ12を介して
液体吸入路17まで延長された第２ピストンロッド31を備
えている。この第２ピストンロッド31の下端31Aには、
テフロン（商品名）製の吐出用部材32が嵌合されてい
る。

第２ピストン30、第２ピストンロッド31および吐出用
部材32は、軸方向の中心に貫通孔33を有するパイプ状に
形成されており、この貫通孔33に前記第１ピストンロッ
ド24が摺動可能に嵌挿されている。従って、吐出口開閉
バルブ25の外側かつ同心円状に吐出用部材32が配置され
ることになる。

第２ピストン30と、ポンプブロック３および第１ピス
トンロッド24との各摺動面は、エア漏れ防止用のＯリン
グ34,35によりシールされている。同様に、ポンプブロ
ック２および第１ピストンロッド24の摺動面も、Ｏリン
グ36によりシールされている。

また、第２ピストン30およびポンプブロック４間に
は、コイルばね37が介在されて第２ピストン30をポンプ
ブロック２の方向に付勢している。

第３シリンダ12には、第３ピストン40が軸方向摺動可
能に挿入されている。この第３ピストン40は、第３シリ
ンダ12から液体吸入路17まで延長された第３ピストンロ
ッド41を備えている。

この第３ピストンロッド41には、軸方向略中央部に設
けられた段差を境に、前記液体吸入路17に摺動可能とさ
れた大径部41Aと、大径部41Aよりも小径にされて液体吸
入路17の内側面から離れて配置された小径部41Bとが形
成されている。この小径部41Bの下端は、液体吸入路17
のテーパ面に当接可能なテーパ状に形成されており、液
体吸入路17に当接あるいは離れることで液体吸入路17を
開閉する。従って、第３ピストンロッド41の小径部41A
により、吸入路開閉バルブ42が構成される。

また、第３ピストン40および第３ピストンロッド41
は、軸中心に貫通孔43を有するパイプ状に形成されてお
り、この貫通孔43に前記第２ピストンロッド31が摺動可
能に嵌挿されている。従って、吐出用部材32の外側かつ
同心円状に吸入路開閉バルブ42が配置されることにな
る。

第３ピストン40と、ポンプブロック４および第２ピス
トンロッド31との各摺動面は、Ｏリング44,45によりシ
ールされている。同様に、ポンプブロック４および第２
ピストンロッド31の摺動面も、Ｏリング46によりシール
されている。

さらに、ポンプブロック５および第３ピストンロッド
41の大径部41Aの摺動面には、液体吸入路17内に供給さ
れた液体21の漏れ防止用のＯリング47が介装されてい
る。また、前記吐出用部材32の下部には、ステンレス製
のばね48が介装されており、吐出用部材32を第１ピスト
ンロッド24および第３ピストンロッド41に押しつけてい
る。このため、第１〜第３ピストンロッド24、31、41が
互いに摺動しても、第１ピストンロッド24と第２ピスト
ンロッド31との間および第２ピストンロッド31と第３ピ
ストンロッド41との間を液体21が漏れないようにシール
できる。

第３ピストン40およびポンプブロック５間には、コイ
ルばね49が介在されて第３ピストン40をポンプブロック
３の方向に付勢している。

ポンプブロック２の上部には、摘み50とこの摘み50を
回転することで第１シリンダ10の軸方向に進退するスピ
ンドル51が取付けられている。このスピンドル51は、第
１シリンダ10の小径部10B内に突出されており、第１シ
リンダ10の小径部10B内に設けられた吐出量調整部材52
を上下方向に移動可能としている。

この吐出量調整部材52の下面には、第１ピストン23お
よびポンプブロック３を貫通して第２ピストン30に当接
可能な調整ロッド52Aが形成されている。

さらに吐出量調整部材52とポンプブロック２との摺動
面、調整ロッド52Aと第１ピストン23との摺動面および
調整ロッド52Aとポンプブロック３との摺動面は、それ
ぞれＯリング53,54,55によりシールされている。

第１シリンダ10の大径部10Aおよび小径部10B、第２シ
リンダ11、第３シリンダ12には、ポンプ１外に連通され
たドレンポート56,57,58,59がそれぞれ形成されて、各
Ｏリングによりシールされたシール部を通過した圧縮空
気や液体21があったとしてもポンプ１外に排出できるよ
うにされている。

また、第２ピストンロッド31および第３ピストンロッ
ド41にも、ドレンポート60,61が形成されて、第１ピス
トンロッド24と第２ピストンロッド31との間、および第
２ピストンロッド31と第３ピストンロッド41との間に圧
縮空気や液体21が漏れた場合でも排出可能としている。

前記各シリンダポート13〜15は、それぞれ配管70,71,
72を介して電磁式の切換弁73,74,75に接続され、これら
の切換弁73〜75はコンプレッサ等の圧力源76に接続され
ている。また、前記切換弁73〜75は制御装置77によりそ
れぞれ独立に制御されている。

ここにおいて、前記各シリンダ10〜12、シリンダポー
ト13〜15、第１〜第３ピストン23,30,40、第１〜第３ピ
ストンロッド24,31,41、コイルばね27,37,49、配管70〜
72、切換弁73〜75、圧力源76および制御装置77により吐
出口開閉バルブ25、吐出用部材32、吸入路開閉バルブ42
の駆動機構80が構成されている。

次に、本実施例の作用につき第３図の動作説明図をも
参照して説明する。

運転開始前即ちポンプ１の停止状態においては、第３
図（Ａ）に示すように、第１ピストンロッド24の下端24
Aは、下方に移動されて吐出口16に当接しており、吐出
口開閉バルブ25は閉じられた状態にある。この吐出口開
閉バルブ25の閉塞は、切換弁73を介して第１シリンダ10
内に圧縮空気が供給されることでなされている。一方、
吐出用部材32および第３ピストンロッド41は上方ストロ
ークエンドの位置にあり、よって吸入路開閉バルブ42は
開いた状態にある。

この際、液体吸入路17内は、タンク22から液体21が供
給された状態となっている。

次いで、切換弁75を制御装置77により切換えて第３シ
リンダ12内に圧縮空気を供給すると、第３ピストン40が
下方に移動しこの移動に伴って、第３図（Ｂ）に示すよ
うに、第３ピストンロッド41が下方に移動されて、吸入
路開閉バルブ42が閉鎖された状態になる。これにより、
吸入路開閉バルブ42の内側に液体21が封入され、液体21
が所定量に計量されることとなる。

この後、制御装置77により切換弁73を切換えると、第
１シリンダ10内は大気開放状態とされ、第１ピストン23
はコイルばね27の作用により上方に移動し、この移動に
伴い第１ピストンロッド24は吐出口16より離れる方向に
移動される。従って、第３図（Ｃ）に示すように、吐出
口開閉バルブ25が開いて吐出口16が開放され、液体21は
吐出可能な状態となる。

この後、制御装置77により切換弁74を切換えて、第２
シリンダ11内に圧縮空気を供給すると、第３図（Ｄ）に
示すように、吐出用部材32が下方に移動されて、吸入路
開閉バルブ42の内側に収納されていた液体21が吐出口16
から吐出される。

次いで、切換弁73を切換えて、吐出口開閉バルブ25を
閉めると、第３図（Ｅ）に示すように、吐出口16が閉塞
される。この際、吐出口16に第１ピストンロッド24の下
端24Aが当接するので、液体21は液切れよく吐出され
る。

この後、切換弁75を切換えて、第３シリンダ12内が大
気に開放されると、第３図（Ｆ）に示すように、コイル
ばね49の作用により第３ピストン40および第３ピストン
ロッド41が上方に移動されて、吸入路開閉バルブ42が開
かれる。

次いで、切換弁74を切換えて、第２シリンダ11が大気
に開放されると、第３図（Ｇ）に示すように、コイルば
ね37の作用により第２ピストン30および第２ピストンロ
ッド31が上方に移動されて、吐出用部材32も吐出口16よ
り離れる方向に移動される。この際、吐出用部材32の移
動に伴って形成される空間に液体21が供給される。この
第３図（Ｇ）は、第３図（Ａ）と同じ状態であって、こ
の後（Ｂ）〜（Ｆ）の動作が繰り返されることによっ
て、順次吐出口16から液体21が所定量づつ吐出されるこ
とになる。

また、第３図（Ｂ）に示す吸入路開閉バルブ42の内側
に形成される空間に吸入された液体21の量から、第３図
（Ｅ）に示す吐出口16が閉塞された時に吸入路開閉バル
ブ42の内側に残った空間、いわゆるデッドスペースに残
った液体21の量を除いた量が吐出量となる。従って、吐
出量の調整は、吐出用部材33の移動量、つまり第２ピス
トン30の移動量を、摘み50による移動量調整部材52の位
置により調整することで行われる。

前述のような本実施例によれば、次のような効果があ
る。

即ち、吐出用部材32、つまり第２ピストン30の移動量
および吸入路開閉バルブ42の閉鎖により、液体21を吸入
路開閉バルブ42内に閉じ込めて計量、つまり容積計量を
しているので、たとえ吐出量が微量であっても吐出量の
精度を高くできる。

吐出用部材32により、液体21を吐出しているので、液
体21がスプレー状に吐出されず、液体21供給位置の上方
より所定位置だけに液体21を付着させることができる。
よって、吐出口16を液体21供給位置に接触させる必要が
ないので、作業時間を短くできる。

また、吐出口開閉バルブ25を吐出口16のテーパ面に当
接させて吐出口16を閉塞しているので、液体21の液切れ
をよくでき、吐出量の精度をより高くできる。

ペーストのように高粘度の液体21では、ポンプ部と吐
出口が離れていると液体21の吐出に遅れが生じるが、本
実施例によれば、液体21を吐出する吐出用部材32等を有
するポンプ部と、吐出口16が極めて近いので、液体21の
吐出の遅れがない。

また、沸点が低く気化しやすいアルコール等の溶剤
は、ポンプ内への吸入時あるいはチェック弁通過時等、
流れが複雑になる時に泡が発生しやすく、この泡が溜ま
ってしまい液体21が吐出されない場合がある。しかし、
本実施例によればポンプ部と吐出口が極めて近く、液体
21の流れも複雑でないので、泡が発生することもなく、
液体21を正常に吐出できる。

液体21の種類によっては、ポンプ１の部材が腐食する
ことがあるため、接液部には単価の高いステンレス等を
用いる必要がある。しかし、本実施例によれば、接液部
の部分がポンプブロック５、第１ピストンロッド24、吐
出用部材32および第３ピストンロッド41と少ないのでコ
ストを押さえることができ、ポンプ１を低価格で提供す
ることができる。

吸入路開閉バルブ42を吐出口開閉バルブ25の外側かつ
同心円状に設けたので、液体吸入路17より吸入路開閉バ
ルブ42内に液体を吸入する際の吸入面積を広くすること
ができ、液体21の吸入時間、つまりは作業時間を短くで
きる。

また、吐出用部材33を吐出口開閉バルブ25および吸入
路開閉バルブ42間に同心円状に配置したので、前述した
デッドスペースを小さくできて作業効率が向上する。

高粘度の液体21を高速で吐出するには、液体21を高圧
で押し出す必要があるが、各ピストン23,30,40、ピスト
ンロッド24,31,41等を同心円状に配置したので、耐圧性
が高くなり、液体21を高速で吐出できる。

液体21の吐出量は、前述したように摘み50を回すだけ
で容易に調整できる。

駆動機構80は、いわゆるエアシリンダ式としたので、
ポンプ１を小型化でき、特に微量の液体21を吐出するの
に好適である。

また、この駆動機構80は、３つの切換弁73〜75の切換
えだけを制御すればよいので、制御が容易である。

各摺動面は、Ｏリングによりシールしたので、液体21
や圧縮空気の漏れを極めて少なくでき、更に各ドレンポ
ートを設けたので、たとえ液体21や圧縮空気が漏れたと
してもポンプ１外に排出でき、液体21と圧縮空気との混
合を防ぐことができる。

液体21を基板等の被付着物より離れた上方から吐出で
きるので、ポンプ１外に赤外線等のセンサを設けること
により、吐出が行われたかを確認できる。

ポンプ１には、チェック弁を設けていないので、液体
21を加圧して送ることができる。従って、粘性の高い液
体21であってもポンプ１内への供給が容易である。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形は本発明
に含まれるものである。

例えば、前記実施例ではコイルばね27,37,49により各
ピストン23,30,40を図中上方に移動していたが、圧縮空
気により移動してもよい。この際、シリンダポートを４
つ設ければ前記と同一の動作を行うことができる。

さらに、モータ等で駆動されるカムやステップモータ
等で、吐出口開閉バルブ25、吐出用部材32、吸入路開閉
バルブ42を駆動してもよく、要するに、駆動機構80は、
吐出口開閉バルブ25、吐出用部材32および吸入路開閉バ
ルブ42をそれぞれ独立に駆動でき、かつ、前記動作を行
えるものであればよい。

また、吐出口開閉バルブ25、吐出用部材32および吸入
路開閉バルブ42の形状等は、前記実施例のものに限定さ
れず他の形状等でもよく、要するに、吐出口開閉バルブ
25、吐出用部材32、吸入路開閉バルブ42の順に内側から
外側に同心円状に配置されていればよい。

前記実施例では、第３図（Ａ）に示す状態をポンプ１
の停止状態、つまり基準状態としていたが、吐出する液
体21の種類等によっては、第３図（Ｃ）に示す状態をポ
ンプ１の停止状態、つまり基準状態としてもよい。この
場合、第１ピストンロッド24の移動により負圧が発生
し、液体21がポンプ１内に吸引されるので、吐出口16よ
り液体21が漏れる恐れがなく、さらに、ポンプ１駆動と
同時に液体21を吐出できるという効果がある。この基準
状態の選択は、制御装置77で制御できるようにすれば、
種々の液体21に対応できる。

吐出口16に注射針状のノズルを取付けて、より小さな
ポイントにより少量の液体21を吐出できるようにしても
よい。

前記実施例では、各Ｏリングによりシールしていた
が、例えばＵパッキン等でシールしてもよい。また、吐
出用部材32には、ステンレス製のばね48の代わりにＯリ
ング等を介装してシールしてもよい。

その他、ポンプブロック２、第１ピストン23等の形状
等は前記実施例の形状等に限定されるものではなく、他
の形状等でもよい。

〔発明の効果〕

前述のような本発明によれば、高粘度の液体であって
も、高精度、微量および高速で吐出できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は一部をブ
ロックで示した全体構成の断面図、第２図は第１図のII
−II線に沿った断面図、第３図は動作説明図である。 １…ポンプ、16…吐出口、17…液体吸入路、21…液体、
25…吐出口開閉バルブ、32…吐出用部材、42…吸入路開
閉バルブ、80…駆動機構。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプブロック内部に略円筒状に形成さ
   れ、その一端面に液体を吐出する吐出口が形成され、側
   面に液体の供給側に連結された液体導入孔が形成された
   液体吸入路と、 前記液体吸入路内に配置され、前記吐出口に向かって進
   退されて吐出口に当接あるいは吐出口から離れることで
   吐出口を開閉する吐出口開閉バルブと、 前記液体吸入路内において前記吐出口開閉バルブの外側
   に同心円状に配置され、前記吐出口に向かって進退され
   て液体を吐出する吐出用部材と、 前記液体吸入路内において前記吐出用部材の外側に同心
   円状にかつ液体吸入路内側面から離れて配置され、前記
   吐出口側に向かって進退されて前記液体吸入路の一端面
   に当接あるいは端面から離れることで液体吸入路を開閉
   して液体吸入路における吐出口側の空間を液体導入孔側
   の空間から区画する吸入路開閉バルブと、 これらの吐出口開閉バルブ、吐出用部材および吸入路開
   閉バルブをそれぞれ所定動作で進退駆動させる駆動機構
   とを備えることを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のポンプにお
   いて、前記駆動機構は、前記吸入路開閉バルブを開き吐
   出用部材を吐出口より離れる方向に移動させて液体を吸
   入させる吸入動作と、この吸入動作後に吸入路開閉バル
   ブを閉じて吐出液を計量する計量動作と、この計量動作
   後に吐出口開閉バルブを開いて吐出用部材を吐出口側に
   移動させて液体を吐出させる吐出動作と、この吐出動作
   後に吐出口開閉バルブを閉める吐出口閉塞動作とを行う
   ように構成されたことを特徴とするポンプ。