JP3717983B2

JP3717983B2 - Liquid discharge method and apparatus

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Publication number: JP3717983B2
Application number: JP28824995A
Authority: JP
Inventors: 朋史金子; ▲高▼行内田; 興三小森田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: JPH09126136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体吐出方法、更に詳しくは高粘度液体の微少定量を吐出させるのに好適な液体吐出方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体を定量吐出する方法としては、シリンジに貯めた液体を空気圧で一定時間圧縮し、注射針先端から滴下あるいは押し出す方式の所謂ディスペンサによる方法、またシリンダに一定量吸い込んだ液体をピストンで押し出す所謂注射器型の吐出器を用いる方法、あるいはその際に液滴を自由落下させる方法等がある。これらの液体吐出方法は、いずれも最少の供給量がある程度多くなることやその量の精度がラフであるという点において、例えば時計ムーブメントに給油する場合のような液体を微少量吐出させる場合には適さないものである。
【０００３】
一方、従来の時計ムーブメントへの給油方法には、油タンクから給油針で一定量の油を拾い上げて給油箇所に接触して転写する転写式給油方法や、油タンクから給油針を内蔵した給油パイプで一定量の油を吸い上げ給油箇所に近接又は接触させてから給油針を出して給油するベルジョン式給油方法等があった。
【０００４】
以下、図面により従来の時計給油方法の一つを説明する。図１３はベルジョン式給油方法の動作を示す説明図である。図１３において、８１は給油器の先端部であるノズル、８２はノズル８１内を出没可能に摺動する給油針である。８３は油タンクに補給された時計用の油で、８４は時計部品上の被給油箇所である。この給油方法においては、まず（ａ）のように給油器のノズル８１を油８３面から所定深さに入るように保持して、給油針８２を油８３内に没入させた後、（ｂ）に示すように給油針８２を所定量後退させてから、（ｃ）に示すように給油器を油８３面から引き離し、（ｄ）に示すように被給油箇所８４にノズル８１先端を移動、接近させた後、（ｅ）に示すように給油針８２を突出させて被給油箇所８４に突き当て油８３を押し出してから、（ｆ）に示すように給油針８２を出したままノズル８１を引き上げるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の給油方法の場合、ノズル８１先端が油タンクの油８３内に入る時の深さや、油８３面から離れる時の速度等の影響を受けて、図１３（ｃ）の段階でのノズル８１に保持される油８３の量が変化してしまう。また、（ｅ）のようにノズル８１先端と被給油箇所８４とが油８３を介して一旦繋がった段階から、（ｆ）のようにノズル８１が被給油箇所８４から引き離される段階に移行するときには、ノズル８１の方にも僅かに油８３が残るのだが、その残り量はノズル８１の引き離し速度の影響でやはり一定しない。更に被給油箇所の面状態の影響も受けて、結果的に給油量を高精度に制御するのが困難であった。また、微小なノズルや針先が被給油箇所に接触することがあるので給油器の耐久性の点でも難があり、また被給油箇所の材質によっては被給油箇所を傷つけてしまうことがあった。更に、この方法を自動組立ラインに適用した場合には、給油時点での給油ミスの検出が困難で後工程での油有無検査が欠かせなかった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、かかる従来の液体吐出方法の問題点を解決して高粘度液体の微少量吐出に好適な液体吐出方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置は以下に記載の手段を採用する。
【０００８】
本発明の液体吐出方法は、液体を供給する供給タンクと、液体を満たした液室と、該液室からの液体を吐出するノズルと、前記液室の一部を構成する弾性板と、該弾性板に一端が当接するように配設した圧電素子と、該圧電素子を駆動する駆動回路とを有し、前記液室に液体を供給する工程と、前記駆動回路からの駆動信号により前記圧電素子を駆動することにより前記液室に満たした液体を前記ノズル先端から液滴にして吐出する工程とを有し、前記液体は時計油であり、該時計油を前記ノズル先端から液滴にして吐出する工程が時計組立の給油工程であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液体吐出装置は、液体を貯蔵し本体に設ける液室と、該液体を該液室に供給する供給タンクと、前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記液室の一部を構成する弾性板と、該弾性板に一端が当接するように配設する圧電素子と、該圧電素子を駆動する駆動回路を有する液体吐出装置において、前記液体は時計油であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。図１は本発明を時計組立ラインに適用した場合の給油工程を示す説明図、図２は図１の給油装置の構成を示す説明図、図３は図２の給油装置の主要部を示す断面図である。
【００１１】
まず、時計組立ラインの給油工程の構成から説明する。図１において、１は時計組立ラインに連結されたコンベア脚の一つであり、２はこのコンベア脚１を制御する脚コントローラ、３は脚コントローラ２を操作する脚操作盤であり、脚操作盤３にはエラー表示ランプ３ａ、エラー解除スイッチ３ｂが設けられている。４は時計モジュールであり、５は時計モジュール４を載せたキャリアで、コンベア脚１のベルト上を搬送される。コンベア脚１上の作業ステーションにはキャリア５をベルト上から突き上げるための図示しない作業ユニットが設置されている。１０はこの作業ステーションの一つに対応して設置された給油装置であり、時計モジュール４に時計用の油を給油するためのものである。１１は給油装置１０の本体で、１６は本体１１に油を供給するための供給タンク、２２は本体１１から油を回収するための回収タンクである。３０は液体の温度を調整するための温度調整器で、４０は給油装置１０を駆動するための駆動回路であるコントローラである。
【００１２】
次に、給油装置１０の本体回りを更に説明する。図２、図３において、本体１１には、その上部中央に開口する円筒状の液体を貯める液室１１ａが形成され、液室１１ａの下からは後述のノズルへ通じる吐出管路１１ｂと、本体１１側面に開口した２箇所の供給口１１ｃに通じる供給管路１１ｄとが形成されている。各供給管路１１ｄは、液室１１ａ外周の点対称の位置から液室１１ａに通じており、液体が供給されるときに液室１１ａ内に気泡が生じないように配慮されたものである。１２は本体１１上面に液室１１ａを液密に覆うように貼着された弾性板である薄板であり、１３は薄板１２を挟んで本体１１に結合されている筐体である。１４は先端が薄板１２に当接するようにして後端を筐体１３に固定した積層型圧電素子である。１５は液体を吐出するためのノズルであり、本体１１の下部に脱着可能に結合されており、適宜交換使用されるものである。ノズル１５中心には本体１１の吐出管路１１ｂと連通する貫通穴１５ａが形成されており、下面の開口部は液体の吐出口１５ｂとなっている。
【００１３】
１７は比較的高粘度の液体である時計用の油である。１８は供給タンク１６から本体１１に油１７を送る供給チューブであり、その一端は供給タンク１６の油１７中に没しており、他端は途中から分岐して液室１１ａへ通じる２箇所の供給口１１ｃに接続されている。１９は供給タンク１６内の空間から図示しないコンプレッサに通じるチューブであり、３１はチューブ１９の途中に接続された管路断続用の電磁弁１である。２０は同じく供給タンク１６内の空間から図示しない真空ポンプへ通じるチューブであり、３２はチューブ２０の途中に接続された管路断続用の電磁弁２である。
【００１４】
２１はノズル１５を覆うように本体１１に対して液密に取り付けられた液体回収用の回収キャップであり、吐出口１５ｂ下方の液体吐出方向には開口２１ａが、側面には回収口２１ｂが形成されている。ノズル１５と回収キャップ２１との間には僅かな空間２１ｃを有している。２３は回収キャップ２１から回収タンク２２へ通じる液体回収用の回収チューブである。２４は回収タンク２２内の空間から図示しない真空ポンプへ通じるチューブであり、３３はチューブ２４の途中に接続された管路断続用の電磁弁３である。これら回収キャップ２１、回収チューブ２３、チューブ２４、電磁弁３，３３と、回収タンク２２とで液体の回収手段を構成している。
【００１５】
２５はノズル１５から吐出した油１７の液滴であり、３４は液滴２５を検出するために、回収キャップ２１の開口２１ａ近傍に液体の吐出方向に向けて設置された反射型の吐出検出センサーである。３５は油１７を加熱するためのヒーター、３６は油１７の温度を検出するための温度センサーであり、いずれも本体１１の液室１１ａ近傍に設置されている。ヒーター３５及び温度センサー３６と温度調整器３０とはそれぞれ電気的に接続されていて、温度センサー３６で検出した出力に応じてヒーター３５の電源をオンオフする。コントローラ４０は、脚コントローラ２、吐出検出センサー３４、電磁弁１〜３，３１〜３３、圧電素子１４及び後述の給油操作盤とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１６】
図３に示したノズル１５下面から供給タンク１６の油面までの距離ｈを水頭差と呼ぶ。この給油装置１０では供給タンク１６の油面がノズル１５下面より下にあるように設置されており、即ちマイナスの水頭差を有している。このためにノズル１５の吐出口１５ｂにおける油面は安定しており、長時間作業を中止しても吐出口１５ｂ付近に油溜まりを生じることがない。例えば液体の粘度が３０〜２７０ｃｐの場合には、液面は−２０ｍｍ＜ｈ＜−３０ｍｍの範囲にあるように供給タンク１６を設置するとよい。なおこの範囲外では以下の点から不都合が生ずる。すなわち、０ｍｍ＜ｈの場合には静的な状態でも油１７が吐出口１５ｂ面に垂れてきてしまう。また、−２０ｍｍ＜ｈ＜０ｍｍの場合には、吐出時に油１７が吐出口１５ｂから溢れ出て油１７が吐出口１５ｂ面に残る可能性がある。そしてｈ＜−３０ｍｍの場合には、油１７の表面張力と水頭差とによる負圧のバランスが崩れて液面が貫通穴１５ａ内に引き込まれて気泡が侵入することになる。
【００１７】
次に、給油装置１０の駆動回路の構成を説明する。図４は駆動回路の構成を示す回路ブロック図、図５は駆動信号の波形を示す信号波形図である。図４において、制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭそしてＩ／Ｏユニット等からなる。４２は給油装置１０を操作するための給油操作盤であり、４３は吐出センサー３４の出力信号をＡ／Ｄ変換して制御回路に検出信号Ｓ４を出力するアンプユニットである。アンプユニット４３は脚コントローラ２、給油操作盤４２、電磁弁１〜３，３１〜３３、と共に制御回路内のＩ／Ｏユニットに接続されている。
【００１８】
４４は制御回路から出力される給油信号Ｓ２を入力してパルス波形の信号である駆動信号Ｓ３を発生させる波形発生回路である。４５は波形発生回路４４からの出力である駆動信号Ｓ３を増幅するための増幅回路であり、４６は増幅回路４５に供給されている可変直流電源であり、駆動信号Ｓ３の強さを調整する。４７は増幅された駆動信号Ｓ３のパルス波形を整形するための、抵抗と容量とから成り時定数を有した波形制御回路であり、波形制御回路４７からは圧電素子１４まで配線されている。４８は外部交流電源であり、４９は外部交流電源４８から変圧整流された直流の制御用電源で、制御回路及び波形発生回路４４に供給されている。以上の制御回路、アンプユニット４３、波形発生回路４４、増幅回路４５、可変交流電源４６、波形制御回路４７、制御用電源４９でコントローラ４０を構成している。
【００１９】
次にこの駆動回路の動作を説明する。以上のような構成で制御回路のＣＰＵは給油操作盤４２の状態、脚コントローラ２からの後述するキャリア位置決め完了信号Ｓ１、アンプ４３から出力される吐出センサー３４の検出信号Ｓ４の状態を見ており、これらの状態に応じながらＲＯＭに記憶したプログラムに従って電磁弁１〜３、３１〜３３の動作を制御し、給油指令である給油信号Ｓ２を発する。給油信号Ｓ２を入力した波形発生回路４４からはパルス波形の駆動信号Ｓ３が発生し、増幅回路４５で増幅された駆動信号Ｓ３は波形制御回路４７で波形整形された後に圧電素子１４を駆動する。
【００２０】
ここで駆動信号Ｓ３について説明する。図５において、Ｖは駆動電圧の最大値であり、駆動信号Ｓ３の強さを表わす。駆動電圧Ｖは、使用する液体の粘度に応じて設定する必要があり、コントローラ４０の可変直流電源４６に設置されている図示しないボリュームを調整して設定する。また、Ｔ１は液室１１ａの後述する圧力上昇を十分余裕を持って行なうために設定する必要のある時間である。液体吐出が終了して液室１１ａの容積が初期状態に戻るときに、吐出分の油１７を供給タンク１６側とノズル１５側とから液室１１ａに補充しなければならないが、油１７の粘度が高い場合には供給タンク１６からの油１７の供給が緩やかで不十分になるため、ノズル１５の吐出口１５ｂから気泡が侵入し易い。Ｔ２はこの気泡の侵入を防ぐために必要になる時間であり、この時間Ｔ２を設定することでパルス波形の立ち下がりを緩やかにしている。これらの設定値は、例えばＶ＝３０ｖ、Ｔ１＝１０ｍｓ、Ｔ２＝４０ｍｓである。圧電素子１４は、このように立ち下がりの緩やかなパルス波形を有する駆動信号Ｓ３によって駆動されるので、駆動信号Ｓ３出力の都度、駆動波形に応じてその長さを急激に伸張し、また緩やかに元に復する動作を繰り返す。
【００２１】
次に圧電素子１４の動作に伴なって生ずる液室１１ａの油１７の動作を、図面により説明する。図６は液室１１ａの油１７の動作ステップを表わすフローチャートであり、図７は同じく動作ステップを表わす概念図である。圧電素子１４にかかる駆動信号Ｓ３の駆動電圧Ｖによって、圧電素子１４が急速に伸張する（図６ステップｎ１）のに伴ない、液室１１ａの薄板１２が撓むので（ステップｎ２）、液室１１ａ内の油１７が急速に圧縮されて圧力が高まり（ステップｎ３）、供給管路１１ｄ、吐出管路１１ｂ内部の油１７が、供給タンク１６側とノズル１５側との両端部方向へと加速され（ステップｎ４、図７（ａ））、吐出口１５ｂでは油面（メニスカス）が外側へ膨らむ（ステップｎ５、図７（ｂ））。
【００２２】
吐出管路１１ｂ内部の油１７には慣性があるため、油１７のノズル１５方向の運動は、液室１１ａ内部の圧力を負とするように働き（ステップｎ６）、吐出管路１１ｂ内部の油１７は減速してゆく（ステップｎ７、図７（ｃ））。その後、吐出管路１１ｂ内部の油１７が液室１１ａ内部の負圧力により液室１１ａ方向へ加速され、吐出口１５ｂの外側へ膨らんだ部分の油１７が切り離されて、液滴２５となって吐出する（ステップｎ８、図７（ｄ））。その後圧電素子１４にかかっていた駆動電圧が下がると、圧電素子１４が元の長さに戻り、それに伴なって薄板１２の撓みも元に戻る（ステップｎ９）。そして吐出した液滴２５の体積と同量の油１７がノズル１５側と供給タンク１６側とから、吐出管路１１ｂと供給管路１１ｄとを通って液室１１ａに補充される（ステップｎ１０）。
【００２３】
この時、液滴２５吐出後の吐出口１５ｂの油面は、前述の信号波形の効果により、貫通穴１５ａ内へ空気を巻き込んで気泡を発生させるのを防止できるので、安定した液滴２５の吐出が可能である。そして液滴２５の１発当たりの体積は吐出口１５ｂの口径の大きさによって変化し、およそ０．００１〜０．０１ｍｍ³の範囲で選択できるが、液滴２５が小さいと検出の信頼性が低下し、また液滴２５が大きすぎると被給油場所の最少給油量を超過してしまうことになり、必要給油量に応じて適当な範囲で設定する必要がある。本給油装置１０の場合、液滴１発当たりの最適な吐出量は０．００６〜０．００８ｍｍ³程度である。また、被給油箇所毎に給油量が異なる場合には、給油量を液滴２５の吐出回数によって設定できる。因みに、液滴２５の体積のバラツキは±２０％程度である。
【００２４】
次に、動作フローチャートに従って本発明による給油装置の制御動作を説明する。図８は時計組立ラインのコンベア脚の制御動作フローチャート、図９は初期給油動作フローチャート、図１０は給油装置の状態を示す一覧表、図１１は給油装置の制御動作フローチャート、図１２は気泡排除制御動作フローチャートである。
【００２５】
まず、組立ラインのコンベア脚１の動作を図１、図８により説明する。コンベア脚１側の初期状態は、脚コントローラ２の電源がオン状態で、内部プログラムが正常に立ち上がり、コンベア脚１上を時計モジュール４が乗ったキャリア５が流れてくるのを待っている状態である（ステップｎ２１）。キャリア５が給油工程の作業ステーションに流れてくると、脚コントローラ２の指令により図示しない作業ユニットにより突き上げられ、時計モジュール４が基準位置にセットされる（ステップｎ２２）。すると脚コントローラ２からキャリア位置決め完了信号Ｓ１が給油装置１０に対して発せられ（ステップｎ２３）、給油装置１０からの給油完了信号Ｓ５を待つ（ステップｎ２４）。給油完了信号Ｓ５が入ってないときには、更に給油装置１０からのエラー信号Ｓ６が入るのを待つ（ステップｎ２５）。
【００２６】
エラー信号Ｓ６が入らなければステップｎ２４に戻り、エラー信号Ｓ６が入ってくればエラー処理をする（ステップｎ２６）。エラー処理ではエラーランプ３ａが点灯し、作業ユニットはキャリア５を保持したまま動作を中断して作業者を待つようになる。そこで作業者がエラー状態を確認し、原因を取り除いてエラー解除スイッチ３ｂを押す。すると作業ユニットはキャリア５の突き上げを解除（ステップｎ２７）してベルト上に戻すから、作業者は排出されたキャリア５をベルトから取り除く。その間に脚コントローラ２は初期状態（ステップｎ２１）に戻る。ステップ２４において給油装置１０から給油完了信号Ｓ５が入力されると、作業ユニットの突き上げが解除され（ステップ２７）て初期状態へ戻る（ステップｎ２１）。その間に給油済み時計モジュール４を載せたキャリア５はベルト上を次工程へ搬送される。
【００２７】
次に給油装置１０の動作を説明する。給油装置１０側の初期状態は以下のようである。まず、本体１１の液室１１ａ、供給管路１１ｄ、吐出管路１１ｂに油１７が充填され、気泡が混入していない。そして、吐出口１５ｂ面は清浄でゴミ等が付着していない。更に、給油タンク１６には油１７が供給され、タンク油面と吐出口１５ｂ面との水頭差ｈが前述のように適性に調整されている状態である。また、温度調整器３０は電源がオン状態で、液室１１ａが適性温度に保持されている。給油装置１０のコントローラ４０は、電源がオン状態で、内部プログラムが正常に立ち上がり、脚コントローラ２からのキャリア位置決め完了信号Ｓ１がくるのを待っている状態である。そして給油装置コントローラ４０の制御回路のメモリーには、吐出エラーの場合のリトライ回数ｎ１、１給油当たりの吐出回数ｎ２、連続吐出の周波数、設定時間ｔ１〜ｔ３が予め適性に登録されている状態。また、駆動信号Ｓ３の設定値である波形制御回路４７のパルス幅Ｔ１，Ｔ２、及び可変直流電源４６の電圧Ｖが適性に調整されている状態。そして吐出センサー３４の感度及び取付位置が適性に調整されている状態である。
【００２８】
このような初期状態をつくるのに、給油作業開始に先だって行なうのが初期化作業である。そのうちの初期油供給作業について図９、図１０により説明する。まず、給油操作盤４２の図示しない作業開始ボタンをＯＮにする（ステップｎ３１）と、供給タンク１６側の電磁弁１，３１がコンプレッサに接続、電磁弁２，３２は不接続（ステップｎ３２）となり、次に回収タンク２２側の電磁弁３，３３が真空ポンプに接続（ステップｎ３３）となって給油装置１０は図１０のＮｏ．３の状態となり、油１７が供給タンク１６から液室１１ａへ供給チューブ１８を通じて送られる。この状態は所定の設定時間ｔ１の間継続する（ステップｎ３４）。この間に液室１１ａに十分油１７が満たされて吐出口１５ｂから溢れるようになり、溢れた油１７は回収キャップ２１から回収チューブ２３を通って回収タンク２２に戻される。経過時間ｔが設定時間ｔ１を越えると電磁弁１，３１は大気圧へ接続、電磁弁２，３２は不接続（ステップｎ３５、図１０のＮｏ．４）となり、吐出口１５ｂ面の余分な油１７が除かれて油面が安定し初期化が行なわれる。この状態で所定の設定時間ｔ２が経過（ステップｎ３６）すると、電磁弁３，３３が不接続（ステップｎ３７）となって吐出可能状態（図１０のＮｏ．１）となり、初期化作業を終了する。
【００２９】
上記のようにして自動初期化作業が済むと、給油作業状態に入る。この段階の吐出動作を図１１によって説明する。前述の初期化状態を確認する初期化作業がステップｎ４１である。給油装置１０はこの初期状態で脚コントローラ２からのキャリア位置決め完了信号Ｓ１を待っている（ステップｎ４２）。信号Ｓ１を受けると吐出センサー３４の検出信号Ｓ４の有無をチェックし（ステップｎ４３）、この時点で吐出センサー３４が既に検出信号を出力しているのは、吐出センサー３４のセット異常と考えられるので、センサー調整つまりプログラムを中断して吐出センサー３４を点検調整（ステップｎ４４）し、プログラムを再開する。
【００３０】
吐出センサー３４の異常がなければ、制御回路は給油信号Ｓ２を出力し、給油信号Ｓ２が入力された波形発生回路４４からは駆動信号Ｓ３が出力され（ステップｎ４５）、その後増幅、整形された駆動信号Ｓ３によって圧電素子１４が駆動され、上述の液室１１ａの動作によってノズル１５の吐出口１５ｂから液滴２５が吐出される。吐出センサー３４は駆動信号Ｓ３が発せられてからの経過時間ｔが設定時間ｔ３になる（ステップｎ４７）まで、ノズル１５の先を検出（ステップｎ４６）しており、その間に液滴２５を検出しない場合には吐出ミスと判断して、その検出ミス回数をカウントし、ステップｎ４３に戻って再度駆動信号Ｓ３が出力される。所定の回数ｎ１（例えば３回）連続して吐出ミスを検出した場合（ステップｎ４８）には、検出回数をリセットして脚コントローラ２にエラー信号Ｓ６を発し（ステップｎ５１）、エラー処理（ステップｎ５２）に移行する。
【００３１】
吐出センサー３４が検出を行なうと、正常に吐出がされたと判定して吐出回数をカウントし、１回の給油で行なう所定の吐出回数ｎ２（例えば２回）分の吐出動作（ステップｎ４３〜ｎ４９）を行なうと吐出回数をリセットして１回の給油動作が完了し、給油完了信号Ｓ５を脚コントローラ２に出力（ステップｎ５０）して初期状態（ステップｎ４２）に戻る。なお、１回の給油動作中にステップｎ４５では駆動信号Ｓ３が設定吐出回数ｎ２（例えば２回）に応じた必要回数発せられるから、その都度ステップｎ４６で吐出の有無をチェックしている。従って吐出回数が不足した場合には追加吐出されるので１給油当たりの給油量の安定化が図られる。
【００３２】
ここで、ステップｎ５２のエラー処理の内容を説明する。何等かの原因で、ノズル１５の貫通穴１５ａ内に気泡が生ずると、駆動信号Ｓ３を発しているのに液滴２５が吐出されず、従って吐出センサー３４が液滴２５を検出しないことが起きる。このような場合には気泡の排除を行なう必要がある。この気泡排除動作を図１２により説明する。吐出動作を繰り返しても、所定回数ｎ１（例えば３回）連続して吐出がない場合には気泡の発生と判断し、吐出動作を中断（ステップｎ６１）し、供給タンク１６の電磁弁１，３１が不接続、電磁弁２，３２が真空に接続と変わってステップｎ６２、図１０のＮｏ．２の状態となり、給油タンク１６へ液室１１ａ側の油１７を全て吸引して戻すことになる。所定の設定時間ｔ３（ステップｎ６３）後には、初期給油モードのステップｎ３２〜ｎ３７と同じステップｎ６４〜ｎ６９に入って、吐出作業を再開（ステップ７０）する。
【００３３】
次に、液体の粘度について考察する。油１７の粘度は一般に室温に反比例して大きく変化する。例えば時計用の油１７であるＶルーベの粘度は２０℃で２４０ｃｐであるのが、２５℃では１７０ｃｐとなる。液体が高粘度になる程強いパルスで圧電素子１４を駆動させる必要がある。従って、前述のように駆動電圧Ｖを粘度に応じて設定することが必要になる。
【００３４】
液体の粘度に応じた駆動電圧Ｖを設定するために、温度センサー３６の出力に応じて駆動電圧Ｖを補正する温度補償回路をコントローラ４０に組み込むことも可能である。液体の粘度が前述の範囲にないような液体を扱うには、粘度を最適範囲に維持するために液体の温度制御を行なうとよい。そうすれば常温で比較的高粘度の液体を加熱して粘度を下げ、安定して吐出させることが可能となる。なお、粘度を一定に保持するためには温度を一定に保った恒温室内の作業が望ましいが、更には液体の温度を温度調整器３０を用いて制御するのが一層よい。本発明の液体吐出方法では、ほぼ３０〜３００ｃｐの粘度範囲の液体に対して問題なく適用できるが、最適範囲は１００〜１５０ｃｐである。なお、連続吐出させる場合の周波数は液体の粘度によって変わるのだが、およそ５〜数１０Ｈｚの範囲で可能である。
【００３５】
以上の実施の形態においては、液体の吐出方法をもっぱら時計モジュールへの給油を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接着剤、薬剤等の各種液体に対しても広く適用し得ることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、液体を液滴にして吐出するようにしたので吐出量が安定するようになった。更に微少量吐出が可能となった。そして駆動回路の波形制御回路に時定数を持たせて駆動波形の立ち下がりを緩やかにさせたので、ノズル内に気泡を生ぜず安定吐出が可能となった。また、供給タンク液面をノズル先端より低く設定したので、吐出口の液面が安定した。また、吐出量を吐出回数（液滴の個数）で制御するので、吐出量の微調整が容易となった。また、液温を調節して粘度を制御することで、あるいは液温に応じて駆動電圧を調節することで比較的高粘度の液体の安定吐出が可能となった。更に吐出有無検出機能を付与することで、吐出ミスをその時点で補償でき、後工程での検査が不要となった。自動初期化機能を有するので初期状態をつくる時や、作業途中のメンテナンスに手間がかからなくなった。また、給油装置が被吐出箇所に対して非接触であり、被吐出箇所を傷付けることが全くなく、ノズルの高さ方向の位置設定も容易であり、狭い穴のそこや段差や突起等で従来吐出不可能であった場所にも吐出可能である。以上の如く、本発明によれば比較的高粘度の液体を微細な箇所へ適量安定吐出するのに好適な液体吐出方法及びその装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である時計組立ラインの給油工程を示す説明図である。
【図２】図１の給油装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】図２の給油装置の要部断面図である。
【図４】図２の給油装置の駆動回路のブロック図である。
【図５】図２の給油装置の駆動信号の波形図である。
【図６】液室の動作のフローチャートである。
【図７】液室の動作の概念図である。
【図８】コンベア脚の動作フローチャートである。
【図９】液面初期化の動作フローチャートである。
【図１０】図２の給油装置の状態を示す状態図である。
【図１１】図２の給油装置の動作フローチャートである。
【図１２】気泡除去の動作フローチャートである。
【図１３】従来の時計給油方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ａ液室
１２薄板
１４圧電素子
１５ノズル
１５ｂ吐出口
１６供給タンク
１７油
１８供給管
２１回収キャップ
２２回収タンク
２５液滴
３４吐出有無検出センサー
４０コントローラ
４１制御回路
４４波形発生回路
４７波形制御回路
Ｓ３駆動信号
Ｖ駆動電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid discharge method, and more particularly to a liquid discharge method and apparatus suitable for discharging a minute amount of a highly viscous liquid.
[0002]
[Prior art]
As a conventional method for quantitatively discharging a liquid, a method using a so-called dispenser in which a liquid stored in a syringe is compressed with air pressure for a certain period of time and dropped or pushed out from the tip of an injection needle, or a liquid sucked into a cylinder is pushed out by a piston. There are a method using a so-called syringe-type discharge device, a method of freely dropping a droplet at that time, and the like. Each of these liquid ejection methods has a minimum supply amount to some extent and the accuracy of the amount is rough, for example, when discharging a small amount of liquid, such as when refueling a watch movement. It is not suitable.
[0003]
On the other hand, conventional oil supply methods for watch movements include a transfer-type oil supply method in which a fixed amount of oil is picked up from an oil tank with an oil supply needle and transferred in contact with the oil supply location, or an oil supply pipe with a built-in oil supply needle from an oil tank. There was a bell John type oil supply method in which a certain amount of oil was sucked up and brought close to or in contact with the oil supply location, and then the oil supply needle was taken out and supplied.
[0004]
Hereinafter, one of the conventional clock refueling methods will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is an explanatory view showing the operation of the bell John type oil supply method. In FIG. 13, reference numeral 81 denotes a nozzle that is the tip of the fueling device, and reference numeral 82 denotes an oiling needle that slides in the nozzle 81 so as to be able to appear and retract. 83 is oil for a watch supplied to the oil tank, and 84 is an oil supply point on the watch part. In this refueling method, first, as shown in (a), the nozzle 81 of the refueling device is held so as to enter a predetermined depth from the surface of the oil 83, and the refueling needle 82 is immersed in the oil 83, and then (b) The oil supply needle 82 is retracted by a predetermined amount as shown in (2), and then the oiler is pulled away from the surface of the oil 83 as shown in (c), and the tip of the nozzle 81 is moved and approached to the oil supply location 84 as shown in (d). Then, the oil supply needle 82 is protruded as shown in (e) to push the oil 83 against the oil supply location 84, and then the nozzle 81 is pulled up while the oil supply needle 82 is shown in (f). Is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of such a conventional oil supply method, it is affected by the depth when the tip of the nozzle 81 enters the oil 83 of the oil tank, the speed when the nozzle 81 moves away from the surface of the oil 83, and the like as shown in FIG. The amount of oil 83 held by the nozzle 81 at the stage changes. Further, when shifting from the stage where the tip of the nozzle 81 and the oil supply location 84 are once connected via the oil 83 as shown in (e) to the stage where the nozzle 81 is separated from the oil supply location 84 as shown in (f). A little oil 83 remains on the nozzle 81, but the remaining amount is not constant due to the effect of the separation speed of the nozzle 81. In addition, it is difficult to control the amount of oil supply with high accuracy as a result of the influence of the surface condition of the oil supply location. In addition, since a minute nozzle or needle tip may come into contact with the lubrication point, there is a difficulty in durability of the lubricator, and depending on the material of the lubrication point, the lubrication point may be damaged. . Further, when this method is applied to an automatic assembly line, it is difficult to detect an oil supply mistake at the time of oil supply, and an oil presence inspection in a subsequent process is indispensable.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge method and apparatus suitable for discharging a very small amount of a high-viscosity liquid by solving the problems of the conventional liquid discharge method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above-mentioned object, the present invention Liquid discharge method and liquid discharge device The following means are adopted.
[0008]
Of the present invention A liquid discharge method includes: a supply tank that supplies liquid; a liquid chamber filled with liquid; a nozzle that discharges liquid from the liquid chamber; an elastic plate that forms part of the liquid chamber; and the elastic plate A piezoelectric element disposed so that one end of the piezoelectric element is in contact; and a drive circuit for driving the piezoelectric element; supplying the liquid to the liquid chamber; and driving the piezoelectric element by a drive signal from the drive circuit And a step of discharging the liquid filled in the liquid chamber as droplets from the nozzle tip, wherein the liquid is watch oil, and discharging the watch oil as droplets from the nozzle tip Is the watch assembly oiling process It is characterized by that.
[0009]
Of the present invention The liquid ejection device includes a liquid chamber that stores liquid and is provided in a main body, a supply tank that supplies the liquid to the liquid chamber, a nozzle that ejects the liquid as droplets, and an elastic that forms part of the liquid chamber. In a liquid discharge apparatus having a plate, a piezoelectric element disposed so that one end thereof is in contact with the elastic plate, and a drive circuit for driving the piezoelectric element, the liquid is clock oil It is characterized by that.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an oil supply process when the present invention is applied to a timepiece assembly line, FIG. 2 is an explanatory view showing a configuration of the oil supply device of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the oil supply device of FIG. FIG.
[0011]
First, the structure of the oil supply process of the timepiece assembly line will be described. In FIG. 1, 1 is one of the conveyor legs connected to the watch assembly line, 2 is a leg controller for controlling the conveyor leg 1, and 3 is a leg operation panel for operating the leg controller 2. 3, an error display lamp 3a and an error cancel switch 3b are provided. 4 is a timepiece module, and 5 is a carrier on which the timepiece module 4 is placed, and is conveyed on the belt of the conveyor leg 1. A work unit (not shown) for pushing up the carrier 5 from above the belt is installed at a work station on the conveyor leg 1. Reference numeral 10 denotes an oil supply device installed corresponding to one of the work stations, and is used to supply timepiece oil to the timepiece module 4. Reference numeral 11 denotes a main body of the oil supply device 10, 16 denotes a supply tank for supplying oil to the main body 11, and 22 denotes a collection tank for collecting oil from the main body 11. Reference numeral 30 denotes a temperature regulator for adjusting the temperature of the liquid, and reference numeral 40 denotes a controller which is a drive circuit for driving the fuel supply apparatus 10.
[0012]
Next, the periphery of the main body of the fueling device 10 will be further described. 2 and 3, the main body 11 is formed with a liquid chamber 11 a that stores a cylindrical liquid that opens at the center of the upper portion thereof. From the bottom of the liquid chamber 11 a, a discharge pipe 11 b that leads to a nozzle described later, 11 supply pipes 11d communicating with two supply ports 11c opened on the side surface are formed. Each supply pipe 11d communicates with the liquid chamber 11a from a point-symmetric position on the outer periphery of the liquid chamber 11a, and is designed so that bubbles are not generated in the liquid chamber 11a when the liquid is supplied. Reference numeral 12 denotes a thin plate which is an elastic plate adhered to the upper surface of the main body 11 so as to cover the liquid chamber 11a in a liquid-tight manner. Reference numeral 13 denotes a housing coupled to the main body 11 with the thin plate 12 interposed therebetween. Reference numeral 14 denotes a laminated piezoelectric element having a rear end fixed to the housing 13 such that the front end is in contact with the thin plate 12. Reference numeral 15 denotes a nozzle for discharging a liquid, which is detachably coupled to the lower portion of the main body 11 and is used for replacement as appropriate. A through hole 15a communicating with the discharge pipe 11b of the main body 11 is formed at the center of the nozzle 15, and the opening on the lower surface is a liquid discharge port 15b.
[0013]
Reference numeral 17 denotes a watch oil which is a liquid having a relatively high viscosity. Reference numeral 18 denotes a supply tube for sending the oil 17 from the supply tank 16 to the main body 11, one end of which is submerged in the oil 17 of the supply tank 16, and the other end is branched from the middle and is connected to the liquid chamber 11 a. It is connected to the supply port 11c. Reference numeral 19 denotes a tube that leads from a space in the supply tank 16 to a compressor (not shown), and reference numeral 31 denotes an electromagnetic valve 1 for connecting / disconnecting a pipe connected in the middle of the tube 19. Similarly, 20 is a tube that leads from a space in the supply tank 16 to a vacuum pump (not shown), and 32 is an electromagnetic valve 2 for connecting / disconnecting a pipe connected in the middle of the tube 20.
[0014]
Reference numeral 21 denotes a liquid recovery cap that is liquid-tightly attached to the main body 11 so as to cover the nozzle 15. An opening 21a is formed in the liquid discharge direction below the discharge port 15b, and a recovery port 21b is formed on the side surface. Has been. A small space 21 c is provided between the nozzle 15 and the recovery cap 21. Reference numeral 23 denotes a recovery tube for recovering liquid that leads from the recovery cap 21 to the recovery tank 22. Reference numeral 24 denotes a tube that leads from a space in the recovery tank 22 to a vacuum pump (not shown), and reference numeral 33 denotes an electromagnetic valve 3 for connecting / disconnecting a pipe connected to the middle of the tube 24. The recovery cap 21, the recovery tube 23, the tube 24, the electromagnetic valves 3 and 33, and the recovery tank 22 constitute a liquid recovery means.
[0015]
Reference numeral 25 denotes a droplet of the oil 17 discharged from the nozzle 15, and reference numeral 34 denotes a reflection type discharge detection sensor installed in the vicinity of the opening 21 a of the recovery cap 21 in the liquid discharge direction in order to detect the droplet 25. It is. Reference numeral 35 denotes a heater for heating the oil 17, and reference numeral 36 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the oil 17, both of which are installed near the liquid chamber 11 a of the main body 11. The heater 35 and the temperature sensor 36 and the temperature regulator 30 are electrically connected to each other, and the heater 35 is turned on and off according to the output detected by the temperature sensor 36. The controller 40 is electrically connected to the leg controller 2, the discharge detection sensor 34, the electromagnetic valves 1 to 3, 31 to 33, the piezoelectric element 14, and a later-described oiling operation panel.
[0016]
The distance h from the lower surface of the nozzle 15 shown in FIG. 3 to the oil level of the supply tank 16 is called a water head difference. In the fueling device 10, the supply tank 16 is installed so that the oil level is below the lower surface of the nozzle 15, that is, has a negative water head difference. For this purpose, the outlet 15 of the nozzle 15 b The oil level at is stable, and even if the operation is stopped for a long time, no oil pool is produced near the discharge port 15b. For example, when the viscosity of the liquid is 30 to 270 cp, the supply tank 16 may be installed so that the liquid level is in a range of −20 mm <h <−30 mm. Outside this range, inconvenience arises from the following points. That is, when 0 mm <h, the oil 17 is discharged from the discharge port 15 even in a static state. b It hangs on the surface. In the case of −20 mm <h <0 mm, the oil 17 overflows from the discharge port 15b during discharge, and the oil 17 is discharged from the discharge port 15b. b It may remain on the surface. In the case of h <-30 mm, the balance between the negative pressure due to the surface tension of the oil 17 and the water head difference is lost, and the liquid surface is drawn into the through hole 15a, so that bubbles enter.
[0017]
Next, the structure of the drive circuit of the fueling apparatus 10 will be described. FIG. 4 is a circuit block diagram showing the configuration of the drive circuit, and FIG. 5 is a signal waveform diagram showing the waveform of the drive signal. In FIG. Control circuit Consists of a CPU, a ROM, an I / O unit, and the like. Reference numeral 42 denotes a fueling operation panel for operating the fueling device 10, and 43 denotes a control circuit by A / D converting the output signal of the discharge sensor 34. On the road An amplifier unit that outputs a detection signal S4. The amplifier unit 43 is connected to the leg controller 2, the oiling operation panel 42, the solenoid valves 1 to 3, 31 to 33, and the control circuit. In the street Connected to the I / O unit.
[0018]
44 is the control time Road 2 is a waveform generation circuit that inputs a refueling signal S2 output from the motor and generates a drive signal S3 that is a pulse waveform signal. Reference numeral 45 denotes an amplifier circuit for amplifying the drive signal S3 output from the waveform generation circuit 44. Reference numeral 46 denotes a variable DC power source supplied to the amplifier circuit 45, which adjusts the strength of the drive signal S3. Reference numeral 47 denotes a waveform control circuit having a time constant composed of a resistor and a capacitor for shaping the pulse waveform of the amplified drive signal S3. The waveform control circuit 47 is wired to the piezoelectric element. Reference numeral 48 denotes an external AC power supply, and 49 is a DC control power supply transformed and rectified from the external AC power supply 48. Road And a waveform generation circuit 44. More control times Road, The amplifier unit 43, the waveform generation circuit 44, the amplification circuit 45, the variable AC power supply 46, the waveform control circuit 47, and the control power supply 49 constitute the controller 40.
[0019]
Next, the operation of this drive circuit will be described. Control cycle with the above configuration Road The CPU looks at the state of the refueling operation panel 42, the carrier positioning completion signal S1 to be described later from the leg controller 2, and the state of the detection signal S4 of the discharge sensor 34 output from the amplifier 43. According to the stored program, the operation of the solenoid valves 1 to 3, 31 to 33 is controlled, and a fueling signal S2 that is a fueling command is issued. A drive signal S3 having a pulse waveform is generated from the waveform generation circuit 44 to which the oil supply signal S2 is input. The drive signal S3 amplified by the amplification circuit 45 is shaped by the waveform control circuit 47 and then drives the piezoelectric element 14.
[0020]
Here, the drive signal S3 will be described. In FIG. 5, V is the maximum value of the drive voltage and represents the strength of the drive signal S3. The drive voltage V needs to be set according to the viscosity of the liquid to be used, and is set by adjusting a volume (not shown) installed in the variable DC power supply 46 of the controller 40. T1 is a time that needs to be set in order to increase the pressure in the liquid chamber 11a to be described later with a sufficient margin. When the liquid discharge is completed and the volume of the liquid chamber 11a returns to the initial state, the oil 17 for discharge must be replenished to the liquid chamber 11a from the supply tank 16 side and the nozzle 15 side. Is high, the supply of the oil 17 from the supply tank 16 is gradual and insufficient. b Air bubbles easily enter. T2 is a time required to prevent the bubble from entering, and the falling of the pulse waveform is moderated by setting this time T2. These set values are, for example, V = 30v, T1 = 10 ms, and T2 = 40 ms. Since the piezoelectric element 14 is driven by the drive signal S3 having such a slowly falling pulse waveform, the length of the piezoelectric element 14 is rapidly expanded according to the drive waveform every time the drive signal S3 is output. Repeat the restore operation.
[0021]
Next, the operation of the oil 17 in the liquid chamber 11a that occurs with the operation of the piezoelectric element 14 will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart showing the operation steps of the oil 17 in the liquid chamber 11a, and FIG. 7 is a conceptual diagram showing the operation steps. The thin plate 12 of the liquid chamber 11a bends (step n2) as the piezoelectric element 14 rapidly expands (step n1 in FIG. 6) by the drive voltage V of the drive signal S3 applied to the piezoelectric element 14 (step n2). The oil 17 in 11a is rapidly compressed to increase the pressure (step n3), and the oil 17 in the supply line 11d and the discharge line 11b accelerates toward both ends of the supply tank 16 side and the nozzle 15 side. (Step n4, FIG. 7 (a)), the oil level (meniscus) swells outward at the discharge port 15b (Step n5, FIG. 7 (b)).
[0022]
Since the oil 17 inside the discharge pipe 11b has inertia, the movement of the oil 17 in the direction of the nozzle 15 works to make the pressure inside the liquid chamber 11a negative (step n6), and the oil inside the discharge pipe 11b. 17 decelerates (step n7, FIG. 7 (c)). Thereafter, the oil 17 inside the discharge pipe 11b is accelerated in the direction of the liquid chamber 11a by the negative pressure inside the liquid chamber 11a, and the portion of the oil 17 swelled to the outside of the discharge port 15b is cut off to become a droplet 25. Discharge (step n8, FIG. 7D). Thereafter, when the drive voltage applied to the piezoelectric element 14 decreases, the piezoelectric element 14 returns to its original length, and accordingly, the bending of the thin plate 12 also returns (step n9). Then, the same amount of oil 17 as the volume of the discharged droplet 25 is replenished from the nozzle 15 side and the supply tank 16 side to the liquid chamber 11a through the discharge conduit 11b and the supply conduit 11d (step n10). .
[0023]
At this time, the oil level of the discharge port 15b after the discharge of the droplet 25 can prevent air from being entrained into the through hole 15a and generating bubbles due to the effect of the signal waveform described above. Discharge is possible. The volume per droplet 25 varies depending on the diameter of the discharge port 15b, and is approximately 0.001 to 0.01 mm. ^Three However, if the droplet 25 is small, the reliability of detection is reduced, and if the droplet 25 is too large, the minimum amount of oil supplied at the oiling location will be exceeded. Must be set within an appropriate range. In the case of the fueling device 10, the optimum discharge amount per droplet is 0.006 to 0.008 mm. ^Three Degree. In addition, when the amount of oil supplied varies from location to location, the amount of oil supply can be set according to the number of droplets 25 discharged. Incidentally, the variation in the volume of the droplets 25 is about ± 20%.
[0024]
Next, the control operation of the fueling device according to the present invention will be described according to the operation flowchart. FIG. 8 is a flowchart of the control operation of the conveyor leg of the timepiece assembly line, FIG. 9 is a flowchart of the initial oil supply operation, FIG. 10 is a list showing the state of the oil supply device, FIG. 11 is a control operation flowchart of the oil supply device, and FIG. It is an operation | movement flowchart.
[0025]
First, the operation of the conveyor leg 1 in the assembly line will be described with reference to FIGS. The initial state of the conveyor leg 1 is a state in which the power of the leg controller 2 is on, the internal program starts up normally, and the carrier 5 with the clock module 4 riding on the conveyor leg 1 is waiting to flow. Yes (step n21). When the carrier 5 flows to the work station in the refueling process, it is pushed up by a work unit (not shown) according to a command from the leg controller 2, and the timepiece module 4 is set to the reference position (step n22). Then, a carrier positioning completion signal S1 is issued from the leg controller 2 to the fueling device 10 (step n23), and an oiling completion signal S5 from the fueling device 10 is awaited (step n24). When the refueling completion signal S5 is not received, the process waits for the error signal S6 from the refueling apparatus 10 to be input (step n25).
[0026]
If the error signal S6 is not received, the process returns to step n24, and if the error signal S6 is received, error processing is performed (step n26). Error lamp in error handling 3 a lights up, and the work unit stops the operation while holding the carrier 5 and waits for the worker. Therefore, the operator checks the error status, removes the cause, and sets the error release switch. 3 Press b. Then, since the work unit releases the push-up of the carrier 5 (step n27) and returns it onto the belt, the worker removes the discharged carrier 5 from the belt. Meanwhile, the leg controller 2 returns to the initial state (step n21). When the refueling completion signal S5 is input from the fueling apparatus 10 in step 24, the push-up of the work unit is released (step 27) and the initial state is returned (step n21). In the meantime, the carrier 5 on which the refueled watch module 4 is placed is conveyed to the next process on the belt.
[0027]
Next, operation | movement of the oil supply apparatus 10 is demonstrated. The initial state on the fueling device 10 side is as follows. First, the liquid chamber 11a, the supply pipe line 11d, and the discharge pipe line 11b of the main body 11 are filled with oil 17 and no bubbles are mixed therein. The surface of the discharge port 15b is clean and no dust or the like is attached. Further, the oil 17 is supplied to the oil supply tank 16, and the water head difference h between the tank oil surface and the discharge port 15b surface is appropriately adjusted as described above. Further, the temperature adjuster 30 is powered on, and the liquid chamber 11a is maintained at an appropriate temperature. The controller 40 of the fueling apparatus 10 is in a state in which the power supply is on, the internal program starts up normally, and a carrier positioning completion signal S1 from the leg controller 2 is waiting. And the control circuit of the oil supply device controller 40 Road A state in which the number of retries n1 in the case of a discharge error, the number of discharges n2 per refueling, the frequency of continuous discharge, and the set times t1 to t3 are appropriately registered in advance in the memory. In addition, the pulse widths T1 and T2 of the waveform control circuit 47 and the voltage V of the variable DC power supply 46, which are set values of the drive signal S3, are appropriately adjusted. The sensitivity and the mounting position of the ejection sensor 34 are adjusted appropriately.
[0028]
In order to create such an initial state, the initialization work is performed prior to the start of the refueling work. The initial oil supply operation will be described with reference to FIGS. First, when a work start button (not shown) of the refueling operation panel 42 is turned on (step n31), the solenoid valves 1 and 31 on the supply tank 16 side are connected to the compressor, and the solenoid valves 2 and 32 are not connected (step n32). Next, the solenoid valves 3 and 33 on the collection tank 22 side are connected to the vacuum pump (step n33), and the fueling apparatus 10 is connected to No. 1 in FIG. 3, the oil 17 is sent from the supply tank 16 to the liquid chamber 11 a through the supply tube 18. This state continues for a predetermined set time t1 (step n34). During this time, the liquid chamber 11 a is sufficiently filled with the oil 17 and overflows from the discharge port 15 b, and the overflowed oil 17 is returned from the recovery cap 21 through the recovery tube 23 to the recovery tank 22. When the elapsed time t exceeds the set time t1, the solenoid valves 1 and 31 are connected to the atmospheric pressure, the solenoid valves 2 and 32 are disconnected (step n35, No. 4 in FIG. 10), and excess oil on the surface of the discharge port 15b. 17 is removed and the oil level is stabilized and initialization is performed. In this state, when a predetermined set time t2 elapses (step n36), the solenoid valves 3 and 33 are disconnected (step n37) and become in a dischargeable state (No. 1 in FIG. 10), and the initialization operation is finished. .
[0029]
When the automatic initialization operation is completed as described above, the refueling operation state is entered. The discharge operation at this stage will be described with reference to FIG. The initialization operation for confirming the initialization state described above is step n41. The oil supply device 10 waits for a carrier positioning completion signal S1 from the leg controller 2 in this initial state (step n42). When the signal S1 is received, the presence or absence of the detection signal S4 of the discharge sensor 34 is checked (step n43). The reason why the discharge sensor 34 has already output the detection signal at this point is considered to be an abnormal set of the discharge sensor 34. Then, the sensor adjustment, that is, the program is interrupted, the discharge sensor 34 is inspected and adjusted (step n44), and the program is restarted.
[0030]
If the discharge sensor 34 is normal, Road The oil supply signal S2 is output, and the drive signal S3 is output from the waveform generation circuit 44 to which the oil supply signal S2 is input (step n45), and then the piezoelectric element 14 is driven by the amplified and shaped drive signal S3. The droplet 25 is discharged from the discharge port 15b of the nozzle 15 by the operation of the liquid chamber 11a. The ejection sensor 34 detects the tip of the nozzle 15 (step n46) until the elapsed time t from the generation of the drive signal S3 reaches the set time t3 (step n47), and does not detect the droplet 25 during that time. In this case, it is determined that there is a discharge error, the number of detection errors is counted, and the process returns to step n43 to output the drive signal S3 again. When a discharge error is detected continuously for a predetermined number n1 (for example, three times) (step n48), the number of detection is reset and an error signal S6 is issued to the leg controller 2 (step n51), and error processing (step n52) is performed. ).
[0031]
When the discharge sensor 34 detects, it is determined that the discharge is normally performed, the number of discharges is counted, and a discharge operation for a predetermined number of discharges n2 (for example, two times) performed by one refueling (steps n43 to n49). When the operation is performed, the number of discharges is reset to complete one refueling operation, and a refueling completion signal S5 is output to the leg controller 2 (step n50) to return to the initial state (step n42). During a single refueling operation, at step n45, the drive signal S3 is issued the required number of times according to the set number of discharges n2 (for example, 2 times), so that the presence / absence of discharge is checked at step n46 each time. Therefore, when the number of discharges is insufficient, additional discharge is performed, so that the amount of oil supply per oil supply can be stabilized.
[0032]
Here, the contents of the error processing in step n52 will be described. For some reason, when bubbles are generated in the through hole 15a of the nozzle 15, the droplet 25 is not ejected even though the drive signal S3 is generated. Therefore, the ejection sensor 34 does not detect the droplet 25. . In such a case, it is necessary to eliminate bubbles. This bubble removal operation will be described with reference to FIG. Even if the discharge operation is repeated, if there is no continuous discharge n1 (for example, three times), it is determined that bubbles are generated, the discharge operation is interrupted (step n61), and the solenoid valves 1 and 31 of the supply tank 16 are stopped. Is not connected, and the solenoid valves 2 and 32 are connected to a vacuum to change to step n62. 2 and the oil 17 on the liquid chamber 11a side is all sucked back into the oil supply tank 16. After a predetermined set time t3 (step n63), the same steps n64 to n69 as steps n32 to n37 in the initial fueling mode are entered, and the discharge operation is resumed (step 70).
[0033]
Next, the viscosity of the liquid will be considered. The viscosity of the oil 17 generally varies greatly in inverse proportion to the room temperature. For example, the viscosity of the V-Lube, which is the oil 17 for a watch, is 240 cp at 20 ° C., but is 170 cp at 25 ° C. It is necessary to drive the piezoelectric element 14 with a stronger pulse as the liquid becomes higher in viscosity. Therefore, it is necessary to set the driving voltage V according to the viscosity as described above.
[0034]
In order to set the driving voltage V according to the viscosity of the liquid, a temperature compensation circuit that corrects the driving voltage V according to the output of the temperature sensor 36 may be incorporated in the controller 40. In order to handle a liquid whose liquid viscosity is not within the above-mentioned range, it is preferable to control the temperature of the liquid in order to maintain the viscosity within the optimum range. If it does so, it will become possible to heat the liquid of comparatively high viscosity at normal temperature, to reduce a viscosity, and to discharge stably. In order to keep the viscosity constant, it is desirable to work in a temperature-controlled room where the temperature is kept constant. However, it is better to control the temperature of the liquid using the temperature regulator 30. The liquid ejection method of the present invention can be applied without problems to liquids having a viscosity range of approximately 30 to 300 cp, but the optimum range is 100 to 150 cp. In addition, although the frequency in the case of carrying out continuous discharge changes with the viscosity of a liquid, it is possible in the range of about 5 to several tens Hz.
[0035]
In the above embodiment, the liquid discharging method has been described by taking the oil supply to the timepiece module as an example, but the present invention is not limited to this, and is also applicable to various liquids such as adhesives and drugs. Needless to say, it can be widely applied.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the liquid is discharged as droplets, the discharge amount is stabilized. Furthermore, a small amount can be discharged. Since the waveform control circuit of the drive circuit has a time constant so that the fall of the drive waveform is gradual, stable discharge can be performed without generating bubbles in the nozzle. Moreover, since the liquid level of the supply tank was set lower than the tip of the nozzle, the liquid level at the discharge port was stabilized. Further, since the discharge amount is controlled by the number of discharges (number of droplets), fine adjustment of the discharge amount is facilitated. In addition, by controlling the viscosity by adjusting the liquid temperature, or by adjusting the driving voltage according to the liquid temperature, it has become possible to stably discharge a liquid having a relatively high viscosity. Furthermore, by adding a discharge presence / absence detection function, a discharge error can be compensated at that time, and an inspection in a later process becomes unnecessary. Since it has an automatic initialization function, it does not take time to create an initial state or to perform maintenance during work. In addition, the lubrication device is non-contact with the discharge location, the discharge location is not damaged at all, and the position of the nozzle in the height direction is easy to set. It is possible to discharge even where it was impossible to discharge. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a liquid discharge method and apparatus suitable for stably discharging an appropriate amount of a relatively high-viscosity liquid to a fine location.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an oil supply process of a timepiece assembly line according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an overall configuration of the oil supply device of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of a main part of the oil supply device of FIG. 2;
4 is a block diagram of a drive circuit of the oil supply device of FIG. 2;
FIG. 5 is a waveform diagram of a drive signal of the fueling device of FIG.
FIG. 6 is a flowchart of the operation of the liquid chamber.
FIG. 7 is a conceptual diagram of the operation of the liquid chamber.
FIG. 8 is an operation flowchart of the conveyor leg.
FIG. 9 is an operation flowchart of liquid level initialization.
10 is a state diagram showing a state of the fueling device of FIG. 2; FIG.
FIG. 11 is an operation flowchart of the fueling device of FIG. 2;
FIG. 12 is an operation flowchart of bubble removal.
FIG. 13 is an explanatory view showing a conventional clock refueling method.
[Explanation of symbols]
11a Liquid chamber
12 Thin plate
14 Piezoelectric elements
15 nozzles
15b Discharge port
16 Supply tank
17 oil
18 Supply pipe
21 Collection cap
22 Collection tank
25 Droplet
34 Discharge presence / absence detection sensor
40 controller
41 Control circuit
44 Waveform generator
47 Waveform Control Circuit
S3 Drive signal
V drive voltage

Claims

A supply tank that supplies liquid, a liquid chamber filled with liquid, a nozzle that discharges liquid from the liquid chamber, an elastic plate that forms part of the liquid chamber, and one end of the elastic plate that comes into contact with the elastic plate And a drive circuit for driving the piezoelectric element,
Supplying a liquid to the liquid chamber;
A step of driving the piezoelectric element by a drive signal from the drive circuit to discharge the liquid filled in the liquid chamber as droplets from the tip of the nozzle;
The liquid is watch oil;
A liquid discharging method, wherein the step of discharging the timepiece oil in droplets from the nozzle tip is a timepiece assembly oil supply step.

A liquid chamber that stores liquid and is provided in the main body, a supply tank that supplies the liquid to the liquid chamber, a nozzle that discharges the liquid as droplets, an elastic plate that forms part of the liquid chamber, and the elasticity In a liquid ejecting apparatus having a piezoelectric element disposed so that one end abuts against a plate, and a drive circuit for driving the piezoelectric element,
The liquid ejecting apparatus, wherein the liquid is watch oil.