JP3629814B2 - 材料吐出装置及びこれに用いるシール体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は材料吐出装置及びこれに用いるシール体に係り、特に、ニードル弁の後退時に、反吐出方向へ材料が引き込まれることを防止できる材料吐出装置及びこれに用いるシール体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコーン、エポキシ等の高粘度流体からなるシール用材料を連続的に吐出することのできる装置が知られている。この材料吐出装置は、一般には、ワークの被塗布面に沿って材料吐出口を移動させることのできる自動塗布装置等に組み込まれて利用される。
【０００３】
図６には、従来の材料吐出装置の要部断面図が示されている。この図において、材料吐出装置は、本体ケース７０と、この本体ケース７０のシリンダ室７１内を進退可能に支持されたニードル弁７２と、前記シリンダ室７１を形成するホルダ７３と、このホルダ７３に固定的に保持されるとともに、内周面側が前記ニードル弁７２に摺接可能となるシール体７５と、前記本体ケース７０の下端に接続された吐出ヘッド７６とを含んで構成されている。前記シール体７５は、リング状の皮パッキン部材７５Ａを上下方向に沿って組み合わせた集合体により構成されており、各皮パッキン部材７５Ａは、その下面側がＬ字状に開放する断面形状を備えて構成されている。本体ケース７０及びホルダ７３には材料の供給口７７が形成されており、この供給口７７は弁孔７８を介して材料の吐出口７９に連通されている。
【０００４】
前記材料吐出装置において、ニードル弁７２の図中上部側は、常時は下方に付勢される図示しないピストンロッドに連結されており、これにより、ニードル弁７２の先端、すなわち図中下端が弁孔７８を閉塞して材料の吐出を停止状態に維持する。材料の吐出を行うときは、前記ピストンロッドを介してニードル弁７２が上昇され、この時、供給口７７から所定圧力にて圧送される材料が吐出口７９から吐出可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコーン等のシール用材料は、高粘度化しているとともに充填材としての粒子が混合されている場合が多い。そのため、ニードル弁７２が上昇するとき等に当該ニードル弁７２の外周面に付着した材料がシール体７５内に引き込まれることが多く、前記粒子が一種のヤスリ作用を生じてニードル弁７２及びシール体７５を摩滅させる傾向をもたらす。特に、従来装置のような皮パッキン部材７５Ａでは、摩滅防止を十分に行うことができず、量産体制で吐出装置が利用されるときには、数日間しかシール効果を維持することができないこともある。この場合、パッキン部材７５Ａよりも上方にリークしたシール用材料が外部へと流れ出し、バルブの使用ができなくなるという不都合を招来する。
【０００６】
また、従来装置においては、装置の組み立て誤差、或いは部品精度に依存して、ニードル弁７２の中心軸線がシール体７５の中心軸線と一致しない場合を生じ得る。この場合、巨視的に見ると、ニードル弁７２の中心軸線がシール体７５の中心軸線に対して傾いた相対位置関係となり、これによって、ニードル弁７２とシール体７５との間に部分的な隙間が形成され、ひいてはニードル弁７２の後退時に材料をシール体７５内に容易に引き込んで加速度的な摩滅を生ずるという不都合もある。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来装置における種々の不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ニードル弁の周囲に付着した材料がシール体内に引き込まれことを効果的に防止して耐久性、耐圧性に優れた材料吐出装置及びこれに用いるシール体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、材料の供給口と吐出口とを連通させる通路を備えた本体ケースと、この本体ケース内に軸方向移動可能に設けられたニードル弁と、このニードル弁の外周側に配置されたシール体とを備え、前記ニードル弁が前記吐出口領域の弁座から離間した時に材料の吐出が可能に設けられた材料吐出装置において、
前記シール体は、同軸線上に配置された複数のリング状部材と、各リング状部材の外周側に装着されて当該リング状部材を縮径方向への巻き締め力によって直接締め付け可能なスプリングとを備え、
前記各リング状部材は、軸線方向に沿って相互にテーパ嵌合して組み合わされる、という構成を採用した。この構成によれば、リング状部材はスプリングによって常に縮径方向に力が加えられているため、ニードル弁が材料の流通を可能とする方向に移動するときに当該ニードル弁に付着した材料の掻き取りを促進することができる。従って、ニードル弁とシール体との密着度が安定して保持されることとなり、シール体の摩滅が効果的に抑制されてバルブ寿命を飛躍的に延ばすことができる。また、リング状部材を相互にテーパ嵌合することによって、各リング状部材は、個々に独立的に縮径方向への力を受けて前述の掻き取り効果を発揮することとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明におけるシール体は複数種のリング状部材の組み合わせによって構成されるとともに、このリング状部材は外周部分に周溝が形成されたものを含み、当該周溝に前記スプリングが脱落不能に保持される、という構成を採ることが好ましい。このような構成を採用することによって、前記リング状部材とスプリングとの相対位置にずれを生ずることがなく、安定したスプリング効果を維持することができる。
【００１１】
更に、前記ニードル弁の反吐出側端部を芯出し機構に連結し、前記ニードル弁の中心軸線をシール体の中心軸線に一致する状態で進退可能に設けるとよい。芯出し機構としてはフリージョイントによって構成することができる。芯出し機構を用いた構成では、ニードル弁に進退動作を付与する部材、例えば、ピストンロッドの中心軸線に対してニードル弁の中心軸線がずれていても、当該ニードル弁がシール体によって中心軸線位置を補正されて進退動作できるようになり、ニードル弁とシール体との中心軸線がずれることに起因した材料の引き込み要因を一掃することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１には本実施例に係る材料吐出装置の概略断面図が示されている。この図において、材料吐出装置１０は、上部シリンダ室１１及び下部シリンダ室１２が形成された本体ケース１３と、上部シリンダ室１１内に配置されたピストン１５と、上部シリンダ室１１を閉塞するシリンダヘッド１６と、前記下部シリンダ室１２内に配置されたシール体１７を通って延びるニードル弁１８と、下部シリンダ室１２及び本体ケース１３の側壁部分に形成された材料の供給口１９と、前記ニードル弁１８の下部に配置された吐出ヘッド２０とを備えて構成されている。
【００１４】
前記シリンダヘッド１６の上端からは、上部シリンダ室１１に向かって延びる空気供給管２２が挿入固定されている。この空気供給管２２は、軸方向位置が調整可能となっており、その軸方向位置を下げることによってニードル弁１８の動作ストロークが調整可能となっている。また、空気供給管２２とシリンダヘッド１６との間にはスリーブ２３が固定的に配置されているとともに、スリーブ２３の下端と前記ピストン１５との間にはコイルばね２５が介装されており、当該コイルばね２５によってピストン１５が押し下げ方向に付勢されている。
【００１５】
前記ピストン１５を収容する上部シリンダ室１１内には、中心穴２６Ａを備えたガイドブロック２６が固定されており、このガイドブロック２６を貫通するピストンロッド２７は、その上端側が皿ねじ２８を介してピストン１５に連結されている。ここで、ピストン１５とガイドブロック２６との間における本体ケース１３部分には空気供給孔２９が穿設されており、当該空気供給孔２９から供給される空気圧によってピストン１５が上昇可能となっている。
【００１６】
前記ピストンロッド２７とニードル弁１８は、芯出し機構３１を介して相互に連結されている。この芯出し機構３１は、ピストンロッド２７の下端に形成された凹部３４と、前記ニードル弁１８の上端に形成されて凹部３４内に遊嵌するフランジ部３５と、ピストンロッド２７の下端外周に締め付け固定される袋ナット３７とにより構成され、これによって、ニードル弁１８は、フリーな状態でピストンロッド２７に連結され、その中心軸線がピストンロッド２７の中心軸線に対して一定限度においてシフトすることが可能となっている。
【００１７】
前記シール体１７は、図２に拡大して示されるように、下部シリンダ室１２を形成する保持筒４０の上部側に装着されている。ここで、保持筒４０は、本体ケース１３に対して接着固定若しくは圧入固定されている。本体ケース１３における側壁部分にはねじ穴４１が形成されており、このねじ穴４１を介して材料吐出装置１０全体を図示しないロボットアーム等に固定可能となっている。シール体１７は、ニードル弁１８の外周に摺接して当該ニードル弁１８に付着した材料の引き込みを阻止するものであり、このシール体１７は、上下方向に沿って相互にテーパ嵌合する複数種のリング状部材５０を備えて構成されている。最上段のリング状部材５０は、図４及び図５にも示されるように、筒状部５１と、この筒状部５１の上端に設けられたフランジ部５２と、筒状部５１の下端に設けられたテーパ部５３とにより構成されている。テーパ部５３は、筒状部５１との間に段部５１Ａを介して下端側が先細となる形状をなしており、前記フランジ部５２と段部５１Ａとの間に周溝５５が形成されている。そして、この周溝５５にスプリング５７が装着され、当該スプリング５７によってリング状部材５０が縮径方向に締め付け力を受けるようになっている。上方より第２段及び第３段のリング状部材５０は、図２に示されるように、フランジ部５２の上面部分が前記テーパ部５３との対応形状をなすテーパ面に形成されており、フランジ部５２の外周上端側は上方に若干隆起した短筒状に形成されている。また、最下段のリング状部材５０は、下端面が平坦な面として形成されており、前記保持筒４０の内周面に形成された段部４０Ａにぴったりと着座する形状となっている。
【００１８】
前記シール体１７において、最上段に位置するリング状部材５０のフランジ部５２には、シール体押え部材４５の下面が当接するように配置されている。このシール体押え部材４５は、ニードル弁１８が挿通される中心孔４５Ａを備えているとともに、その外周面側にはねじ溝４５Ｂが設けられ、このねじ溝４５Ｂが保持筒４０の上部側にねじ係合することによってによってシール体１７の定位置保持が達成される。
【００１９】
なお、前記吐出ヘッド２０内には、前記保持筒４０の下部通路５８に連通する弁部材５９が装着されており、この弁部材５９の弁座５９Ａにニードル弁１８が着座及び離間することで弁孔５９Ｂの開閉が行われ、これによって、供給口１９と吐出口６０との間の材料流路の開閉が可能となっている。
【００２０】
次に、本実施例における材料吐出装置１０の全体的動作について説明する。
【００２１】
前記空気供給管２２より空気が供給されている状態では、ピストン１５の降下に伴ってニードル弁１８の先端、すなわち下端が弁座５９Ａに着座して材料の吐出を阻止することとなる、この際、ピストン１５の上端に当接しているコイルばね２５は、空気圧と協働してニードル弁１８の着座位置を安定的に保持する。ここで、材料の吐出を行う場合には、本体ケース１３の上部シリンダ室１１に通ずる空気供給孔２９から空気が供給される。すると、上部シリンダ１１内が圧力上昇してピストン１５が上昇し、当該ピストン１５に連結されたニードル弁１８が上昇して弁座５９Ａから離間して弁孔５９Ｂを開放することとなる。この時、材料の供給口１９から供給された材料の吐出が開始可能となる。
【００２２】
前記ニードル弁１８が上昇するときは、当該ニードル弁１８の外周に付着した高粘度の材料は、シール体１７との間に入り込む傾向をもたらす。しかしながら、本実施例では、リング状部材５０に装着されたスプリング５７の巻き締め力によって、図５に示されるように、テーパ部５３が対応するテーパ面に対して内側にずれ込むようになり、テーパ部５３の先端縁（下端縁）が材料を掻き取るように作用することとなる。従って、材料に含まれる粒子がシール体内に引き込まれる量を極力抑制することが可能となる。
【００２３】
なお、前記材料吐出装置１０において、組み立て誤差等によって、ピストンロッド２７の中心軸線とニードル弁１８の中心軸線とにずれが生じていても、ニードル弁１８がピストンロッド２７の軸線位置に対して変位可能となるようにフリージョイントとなっているため、ニードル弁１８は進退力のみをピストンロッド２７から受け、その中心軸線がシール体１７の中心軸線と常に一致する状態で進退可能となる。従って、ニードル弁１８の軸線位置が傾いた場合に生じる隙間はシール体との間で発生することがない。
【００２４】
なお、前記実施例では、複数のリング状部材５０を用いてシール体１７を構成した場合を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シール体１７は単一のリング状部材を用いてもよく、これの外周面にスプリングを装着する構成も採用することができる。また、リング状部材５０は、複数種のものを用いることなく、相互にテーパ嵌合可能となる一種のリング状部材の組み合わせによっても構成することができる。
【００２５】
また、前記芯出し機構３１は、ニードル弁１８の中心軸線位置を一定の範囲で補正することができれば足り、図示構成例に限定することなく種々の構造を採用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ニードル弁の外周面に摺接するシール体としてリング状部材を用いるとともに、このリング状部材の外周側にスプリングを設けて縮径方向に締め付ける構成を採用したから、ニードル弁の外周に付着した材料がシール体内に引き込まれる虞を効果的に防止することができ、長期使用を実現する耐圧性、耐久性を備えた材料吐出装置を提供することができる。
【００２７】
特に、シール体を構成する複数のリング状部材を相互にテーパ嵌合させるとともに、各リング状部材のテーパ部が対応するテーパ面から内側にずれ込む方向にスプリング力を作用せしめる構成を採用した場合には、テーパ部の先端が材料を掻き取る縁として鋭く作用することとなり、材料の引き込みを一層有効に防止することができる。しかも、この構成によれば、個々のリング状部材が独立してスプリングの締め付け力を受けるため、各テーパ部がそれぞれ材料の掻き取りを行う構成となり、謂わば、下方から上方に向かって段階的な掻き取り作用を奏することとなる。従って、仮にリング状部材が摩滅することがあったとしても、全てのリング状部材を交換することなく部分的交換で足り、保守に要する部品コストを廉価なものとすることができる。
【００２８】
更に、前記スプリングはリング状部材に形成された周溝に装着されているため、当該スプリングが脱落することもなく、常に安定した位置でリング状部材に締め付け力を付与することが可能となる。
【００２９】
また、本発明では、ニードル弁が芯出し機構を介して進退力を伝達する手段、例えば、ピストンロッドに連結できる構成としたから、当該ニードル弁を進退させるための構成部品、例えば、ピストンロッド等との組み立て誤差が生じても、ニードル弁をシール体の中心軸線に一致させた姿勢で進退可能とすることができ、当該ニードル弁とシール体との間に隙間が形成されることがなく、この点からも摩滅要因となる材料の引き込みを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る材料吐出装置の実施例を示す概略断面図。
【図２】前記装置の要部拡大断面図。
【図３】前記装置に用いられるシール体の要部拡大斜視図。
【図４】（Ａ）はシール体を構成する一部のリング状部材の断面図、（Ｂ）はスプリング作用を示す断面図。
【図５】前記シール体の作用説明図。
【図６】従来の材料吐出装置の概略断面図。
【符号の説明】
１０ 材料吐出装置
１３ 本体ケース
１７ シール体
１８ ニードル弁
１９ 供給口
２０ 吐出ヘッド
３１ 芯出し機構
５０ リング状部材
５１ 筒状部
５２ フランジ部
５３ テーパ部
５５ 周溝
５７ スプリング
５８ 通路
５９Ａ 弁座
６０ 吐出口

Claims (6)

1. 材料の供給口と吐出口とを連通させる通路を備えた本体ケースと、この本体ケース内に軸方向移動可能に設けられたニードル弁と、このニードル弁の外周側に配置されたシール体とを備え、前記ニードル弁が前記吐出口領域の弁座から離間した時に材料の吐出が可能に設けられた材料吐出装置において、
   前記シール体は、同軸線上に配置された複数のリング状部材と、各リング状部材の外周側に装着されて当該リング状部材を縮径方向への巻き締め力によって直接締め付け可能なスプリングとを備え、
   前記各リング状部材は、軸線方向に沿って相互にテーパ嵌合して組み合わされていることを特徴とする材料吐出装置。
2. 前記シール体は複数種のリング状部材の組み合わせによって構成されるとともに、このリング状部材は外周部分に周溝が形成されたものを含み、当該周溝に前記スプリングが脱落不能に保持されていることを特徴とする請求項１記載の材料吐出装置。
3. 前記ニードル弁の反吐出側端部は芯出し機構が連結され、前記ニードル弁の中心軸線がシール体の中心軸線に一致する状態で進退可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の材料吐出装置。
4. 材料の通路を開閉するニードル弁の外周側に配置されるとともに、前記ニードル弁の後退時に材料の引き込みを阻止するように構成されたシール体であって、このシール体は前記ニードル弁の外周面に摺接するとともに、同軸線上に配置された複数のリング状部材と、各リング状部材の外周側に装着されて当該リング状部材を縮径方向への巻き締め力によって直接締め付け可能なスプリングとを備え、
   前記各リング状部材は、軸線方向に沿って相互にテーパ嵌合して組み合わされていることを特徴とするシール体。
5. 前記シール体は、筒状部と、この筒状部の一端に形成されたフランジ部と、前記筒状部の他端に形成されたテーパ部とを備えたリング状部材を含み、前記スプリングは前記フランジ部とテーパ部間の周溝に脱落不能に装着されていることを特徴とする請求項４記載のシール体。
6. 前記テーパ部は、筒状部との間に段部を介して下端側が先細となる形状をなし、前記フランジ部と段部との間に周溝が形成されている一方、
   前記フランジ部の上面部分は、前記テーパ部との対応形状をなすテーパ面に形成され、フランジ部の外周上端側が上方に若干隆起した短筒状に形成され、
   前記複数のリング状部材を同軸線上に配置した状態で、前記各筒状部の内面が前記軸線方向に沿って連続することを特徴とする請求項５記載のシール体。

Images