JP4987430B2 - マーキングノズル装置 - Google Patents

Description

本発明は、マーキングノズル装置に関する。

従来より、鋼材などへのマーキングに用いられるマーキング装置がある。

マーキングの方式としては、１つのノズルをＸ−Ｙ駆動機構により動作させることにより文字軌跡を与えながら所望のタイミングでノズルより塗料を吐出することにより印字する方式と、複数のノズルによりドットマトリクス方式で印字する方式がある。

どちらの方式でも、印字を行わない時間などでは定期的に塗料捨て拭きなどの方法でノズルの吐出口を洗浄することにより塗料詰まりが起こらないようにしたり、ノズルの先端部を水に漬け塗料の乾燥を防止するなどの処置を行ったりする場合がある。

特にドットマトリクス方式の場合では印字内容に応じて塗料を吐出する頻度の少ないノズルが生じるため、そのノズルでは必然的に詰まりを起こしやすい傾向にある。

図８は従来のマーキングノズル装置１０００を示す断面図、図９は図８の要部拡大図、図１０はマーキングノズル装置１０００を示す斜視図である。

図８及び図９に示すように、マーキングノズル装置１０００は、本体部１０００Ａと、この本体部１０００Ａの上部より突出するように設けられた突出部１０００Ｂと、この突出部１０００Ｂに接続された電気配線１０００Ｃと、を備えている。

図８に示すように、本体部１０００Ａは、印字対象に対する吐出前の塗料を貯留する貯留容器１００１を内部に備えている。

貯留容器１００１の先端部は図８及び図９に示すようにテーパー状に先細りしている。

この貯留容器１００１の先端部及びその近傍部分は、ノズルチップ１００３により構成されている。

ノズルチップ１００３は、図９に示すように、外形及び内周が略円錐状に形成された中空形状をなしている。

ノズルチップ１００３の先端には、貯留容器１００１の内部から印字対象に向けて塗料を吐出する吐出口１００５が形成されている。

貯留容器１００１の内部には、吐出口１００５を閉塞又は開口させるニードル弁１００６が上下動可能に配設されている。

図８に示すように、突出部１０００Ｂの内部には、ニードル弁１００６を上下動させる駆動部１００７が配設されている。

駆動部１００７は、電気配線１０００Ｃを介して印加される電流により磁界を発生させるソレノイド１００８と、このソレノイド１００８の内部に配置された磁性体からなる吸着体１００９と、を備えて構成される。

ソレノイド１００８に電流が印加されると、吸着体１００９がニードル弁１００６を吸着することにより該ニードル弁１００６が上昇し、吐出口１００５が開口する。

他方、ソレノイド１００８への電流の印加を停止すると、ニードル弁１００６は、重力に従って下降するか、或いは、図示しないバネなどの付勢手段による付勢に従って下降し、吐出口１００５が閉塞する。

このように、駆動部１００７によりニードル弁１００６を上下動させることにより、吐出口１００５を閉塞又は開口させることが可能となっている。

ここで、貯留容器１００１内の塗料は所定の圧力で加圧されているため、吐出口１００５が開くと該吐出口１００５を介して塗料が吐出される。

また、本体部１０００Ａは、ノズルチップ１００３の外周を覆うように配置されたエアーキャップ１０１１を備えている。

このエアーキャップ１０１１とノズルチップ１００３との間には、所定の間隔が設定されている。この間隔は、アトマイズエアをノズルチップ１００３の先端部に供給するアトマイズエア供給経路１０１２を構成している。

図１０に示すように、本体部１０００Ａの上面には、塗料を貯留容器１００１内に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１０１４と、貯留容器１００１から戻される塗料を排出する配管（図示略）が接続される継ぎ手１０１５と、アトマイズエアをアトマイズエア供給経路１０１２に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１０１８と、が設けられている。

貯留容器１００１内の塗料は、沈殿しないように常時循環される。すなわち、塗料は、所定の圧力にて継ぎ手１０１４より本体部１０００Ａ内の図示しない供給経路を介して貯留容器１００１に供給される一方で、貯留容器１００１内の塗料は本体部１０００Ａ内の図示しない排出経路及び継ぎ手１０１５を介して本体部１０００Ａ外に排出される。

次に、動作を説明する。

先ず、アトマイズエア供給経路１０１２に空気を連続供給開始する。

続いて、ニードル弁１００６を動作させ所定のタイミングにて塗料を吐出し、印字対象にマーキングを行う。

ここで、ニードル弁１００６を上昇させることにより吐出口１００５より吐出された塗料は、アトマイズエア供給経路１０１２を介して吹き出されるアトマイズエアにより霧化されて、印字対象に向けて吐出される。

マーキングが終了すると、アトマイズエア供給経路１０１２にミスト（霧化させた浄水を含む空気）を供給し、ノズルチップ１００３の先端部を洗浄する（例えば、１秒程度）。

続いて、アトマイズエア供給経路１０１２に供給する流体を空気に切り替える。これにより、スタンバイ状態となる。

ところで、マーキングノズル装置１０００は、上記のように、貯留容器１００１内の塗料を吐出口１００５を介して吐出する構造であると共に、例えばニードル弁１００６の先端により吐出口１００５を閉塞又は開口させる構造であるため、吐出口１００５の内部に塗料が残留しやすいという問題がある。

吐出口１００５に塗料が残留したままで時間が経過すると、この塗料が乾燥して固化することにより、吐出口１００５が目詰まりしてしまい、次回のマーキング時に塗料の吐出動作の妨げとなる場合がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、吐出口における塗料の詰まりを解消することが可能なマーキングノズル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のマーキング装置は、印字対象に向けて塗料を吐出するマーキングノズル装置において、印字対象に対する吐出前の塗料を貯留する貯留容器の少なくとも先端部を構成するノズル先端部構成部材を備え、前記ノズル先端部構成部材の先端には、前記貯留容器の内部から印字対象に向けて塗料を吐出する吐出口が形成され、前記ノズル先端部構成部材の内部には、前記吐出口の内部に通じる洗浄用流体供給経路が形成されており、前記洗浄用流体供給経路を介して前記吐出口の内部に洗浄用流体が供給されることを特徴としている。

本発明のマーキングノズル装置においては、前記ノズル先端部構成部材の外周を覆うように配置されたカバー部材を備え、前記カバー部材と前記ノズル先端部構成部材との間隔により、アトマイズエアを前記ノズル先端部構成部材の先端部に供給するアトマイズエア供給経路が構成されていることが好ましい。

本発明のマーキングノズル装置においては、前記貯留容器内に配設され、前記吐出口を閉塞又は開口させるニードル弁と、前記ニードル弁を前記吐出口を閉塞する方向及び開口させる方向に移動させる駆動手段と、を備えることが好ましい。

本発明のマーキング装置においては、前記ニードル弁の弁芯方向は、前記吐出口からの塗料の吐出方向に対して傾斜しており、前記ノズル先端部構成部材の肉厚は前記ニードル弁が傾斜した側の部分は薄く、前記ニードル弁が傾斜した側とは反対側の部分は厚くなっており、前記洗浄用流体供給経路は肉厚が厚い部分に形成されていることが好ましい。

本発明のマーキングノズル装置においては、前記洗浄用流体は、少なくとも液体を含有することが好ましい。

本発明のマーキングノズル装置においては、前記洗浄用流体は、少なくとも気体を含有することも好ましい。

本発明のマーキングノズル装置においては、前記洗浄用流体は、前記液体を気体と混合して霧化させたものであることが好ましい。

本発明によれば、ノズル先端部構成部材の内部には、吐出口の内部を洗浄する洗浄用流体を吐出口に供給する洗浄用流体供給経路が形成されているので、この洗浄用流体供給経路を介して洗浄用流体を吐出口に供給することにより、吐出口の内部を洗浄することができ、吐出口における塗料の詰まりを解消することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るマーキングノズル装置１００の斜視図、図２はマーキングノズル装置１００の側断面図、図３は図２の要部拡大図である。

図１に示すように、マーキングノズル装置１００は、本体部１００Ａと、この本体部１００Ａの上部より突出するように設けられた突出部１００Ｂと、この突出部１００Ｂに接続された電気配線１００Ｃと、を備えている。

図２に示すように、本体部１００Ａは、印字対象に対する吐出前の塗料を貯留する貯留容器１を内部に備えている。

貯留容器１は、例えば、図２に示すように、先端側に向けて段階的に細くなる形状とされ、該貯留容器１の先端部２は図２及び図３に示すようにテーパー状に先細りしている。

この貯留容器１の先端部２及びその近傍は、ノズルチップ（ノズル先端部構成部材）３により構成されている。

すなわち、ノズルチップ３は、図２及び図３に示すように、外形が略円錐状に形成され、該ノズルチップ３には、貯留容器１における先端部２及びその近傍部分の外周を構成する中空部４が形成されている。

ノズルチップ３の先端には、貯留容器１の内部から印字対象に向けて塗料を吐出する吐出口５が形成されている。

貯留容器１の内部には、吐出口５を閉塞又は開口させるニードル弁６が上下動可能に配設されている。

また、突出部１００Ｂの内部には、ニードル弁６を上下動させる駆動部（駆動手段）７が配設されている。

駆動部７は、電気配線１００Ｃを介して印加される電流により磁界を発生させるソレノイド８と、このソレノイド８の内部に配設され磁性体からなる吸着体９と、を備えて構成されている。

また、ニードル弁６の上部には、磁性体からなる被吸着体１０が設けられている。

電気配線１００Ｃを介してソレノイド８に電流が印加されると、吸着体９がニードル弁６上部の被吸着体１０を引き寄せて吸着することにより、ニードル弁６が上昇し、吐出口５が開口する。

他方、ソレノイド８への電流の供給を停止すると、ニードル弁６は、重力に従って下降するか、或いは、図示しないバネなどの付勢手段による付勢に従って下降し、吐出口５が閉塞する。

このように、駆動部７によりニードル弁６を上下動させることにより、吐出口５を閉塞又は開口させることが可能となっている。

ここで、貯留容器１内の塗料は所定の圧力で加圧されており、吐出口５が開くと該吐出口５を介して塗料が吐出される。

また、本体部１００Ａは、ノズルチップ３の外周を覆うように配置されたエアーキャップ（カバー部材）１１を備えている。

このエアーキャップ１１とノズルチップ３との間には、所定の間隔が設定されている。この間隔は、アトマイズエア及びノズル外部洗浄ミストをノズルチップ３の先端部に供給するアトマイズエア供給経路１２を構成している。

更に、ノズルチップ３の内部には、吐出口５の内部を洗浄するノズル内部洗浄ミスト（洗浄用流体）を吐出口５に供給する洗浄用流体供給経路１３が形成されている。

図３に示すように、洗浄用流体供給経路１３は、吐出口５の脇から該吐出口５に合流するような配置とされている。

図１に示すように、本体部１００Ａの上面には、塗料を本体部１００Ａ内に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１４と、塗料を本体部１００Ａ内より排出する配管（図示略）が接続される継ぎ手１５と、ノズル内部洗浄ミストを本体部１００Ａ内に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１６と、ノズル外部洗浄ミストを本体部１００Ａ内に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１７と、アトマイズエアを本体部１００Ａ内に供給する配管（図示略）が接続される継ぎ手１８と、が設けられている。

貯留容器１内の塗料は、沈殿しないように常時循環される。すなわち、塗料は、所定の圧力にて継ぎ手１４より本体部１００Ａ内の図示しない供給経路を介して貯留容器１に供給される一方で、貯留容器１内の塗料は本体部１００Ａ内の図示しない排出経路及び継ぎ手１５を介して本体部１００Ａ外に排出される。

ノズル内部洗浄ミストは、継ぎ手１６より本体部１００Ａ内の洗浄用流体供給経路１３を介して吐出口５に供給される。

ノズル外部洗浄ミストは継ぎ手１７より本体部１００Ａ内に供給され、アトマーズエアーは継ぎ手１８より本体部１００Ａ内に供給される。ノズル外部洗浄ミストとアトマイズエアの供給経路は本体部１００Ａ内にて合流してアトマイズエア供給経路１２に至る。

図４は継ぎ手１６にノズル内部洗浄ミストを供給する経路２０を示す図である。

図４に示すように、経路２０は、浄水が流れる浄水経路２１と、空気が流れる空気経路２２と、ノズル内部洗浄ミストが流れるミスト経路２３と、を備えている。

浄水経路２１は、浄水が導入される浄水導入口２４と、導入された浄水を減圧する減圧弁２５と、減圧後の浄水の流量を調節する流量調節弁２６と、浄水を供給する状態としない状態とに切り替える電磁弁２７と、を備えている。

空気経路２２は、空気が導入される空気導入口２８と、導入された空気を減圧する減圧弁２９と、減圧後の空気の流量を調節する流量調節弁３０と、空気を供給する状態としない状態とに切り替える電磁弁３１と、を備えている。

浄水経路２１と空気経路２２との合流点には、負圧を発生させることにより、浄水を霧化させてノズル内部洗浄ミストを発生させるエジェクター３２が設けられている。

ミスト経路２３には、逆流防止弁３３が設けられている。

また、図示は省略するが、継ぎ手１７にノズル外部洗浄ミストを供給する経路も、図４に示す経路２０と同様に構成されている。

次に、以上のように構成されたマーキングノズル装置１００の動作を説明する。

先ず、マーキング準備として洗浄用流体供給経路１３を介して吐出口５に空気を連続供給開始する。すなわち、電磁弁２７を開く一方で電磁弁３１を閉じた状態とする。

続いて、アトマイズエア供給経路１２にアトマイズエアを連続供給開始する。

続いて、マーキングノズル装置１００を印字対象に対して相対的に移動させながら、ニードル弁６を所定のタイミングで動作させることにより、所定のタイミングで吐出口５より塗料を吐出し、印字対象にマーキングを行う。

ここで、ニードル弁６を上昇させることにより吐出口５より吐出された塗料は、アトマイズエア供給経路１２を介して吹き出されるアトマイズエアにより霧化されて、印字対象に向けて吐出される。

マーキングが終了すると、洗浄用流体供給経路１３を介して吐出口５にノズル内部洗浄ミストを供給する。すなわち、電磁弁２７を開いたままで電磁弁３１を開くことにより、吐出口５にノズル内部洗浄ミストを供給する。これにより、吐出口５の内部が内部洗浄ミストにより洗浄される。なお、ノズル内部洗浄ミストの供給は、例えば、１秒程度行う。

同様に、アトマイズエア供給経路１２にノズル外部洗浄ミストを供給することにより、ノズルチップ３の先端部を洗浄する（例えば、２秒程度）。

続いて、洗浄用流体供給経路１３に対するノズル内部洗浄ミスト及びアトマイズエア供給経路１２に対するノズル外部洗浄ミストの供給を終了し、洗浄用流体供給経路１３及びアトマイズエア供給経路１２に対してそれぞれ空気を連続供給する状態とする。

これにより、スタンバイ状態となる。

以上のような第１の実施形態によれば、ノズルチップ３の内部には、吐出口５の内部を洗浄するノズル内部洗浄ミストを吐出口５に供給する洗浄用流体供給経路１３が形成されているので、この洗浄用流体供給経路１３を介してノズル内部洗浄ミストを吐出口５に供給することにより、吐出口５の内部を洗浄することができ、吐出口５における塗料の詰まりを解消することができる。

〔第２の実施形態〕
上記の第１の実施形態では、ニードル弁６の弁芯方向が、吐出口５からの塗料の吐出方向（吐出口５の中心線に等しい）Ａと等しい例を説明したが、この場合、ノズルチップ３に対する洗浄用流体供給経路１３の加工スペースが狭く、洗浄用流体供給経路１３の加工が容易ではない。

そこで、第２の実施形態では、以下に説明するように、ノズルチップ３に対する洗浄用流体供給経路１３の加工スペースを拡大し、洗浄用流体供給経路１３の加工を容易とする例を説明する。

図５は第２の実施形態に係るマーキングノズル装置２００の斜視図、図６はマーキングノズル装置２００の側断面図、図７は図６の要部拡大図である。

本実施形態に係るマーキングノズル装置２００は、以下に説明する点でのみ上記の第１の実施形態に係るマーキングノズル装置１００と相違する。

図６及び図７に示すように、本実施形態の場合、ニードル弁６の弁芯方向は、吐出口５からの塗料の吐出方向（吐出口５の中心線に等しい）Ａに対して傾斜している。

すなわち、図６及び図７では、ニードル弁６は、吐出方向Ａに対して左に傾斜している。

これに伴い、貯留容器１、突出部１００Ｂ及び突出部１００Ｂ内の駆動部７も、ニードル弁６と同じ角度で吐出方向Ａに対して傾斜している。

更に、本実施形態の場合、ニードル弁６の傾斜に伴い、ノズルチップ３の肉厚が、ニードル弁６が傾斜した側（図６及び図７における左側）の部分では薄く、ニードル弁６が傾斜した側とは反対側（図６及び図７における右側）の部分では厚くなっており、この肉厚が厚い部分に、洗浄用流体供給経路１３が形成されている。

以上のような第２の実施形態によれば、ニードル弁６の弁芯方向を吐出方向Ａに対して傾斜させ、ノズルチップ３の肉厚を、ニードル弁６が傾斜した側（図６及び図７における左側）の部分では薄く、ニードル弁６が傾斜した側とは反対側（図６及び図７における右側）の部分では厚く設定しているので、この肉厚が厚い部分に洗浄用流体供給経路１３を好適に加工することができる。

なお、上記の各実施形態では、洗浄用流体供給経路１３を介して吐出口５に供給する洗浄用流体として、ノズル内部洗浄ミストを例示したが、本発明はこの例に限らず、洗浄用流体は、気体（例えば、空気）のみからなるものであっても良いし、或いは、液体（例えば、浄水）のみからなるものであっても良い。

また、洗浄用流体に液体が含まれる場合、塗料が水溶性の場合には、上記の各実施形態のように水（浄水）を含有する洗浄用流体とすれば良いが、塗料が油性の場合には、例えば、油性の塗料を溶かす性質の液体（例えば、有機溶剤など）を含有する洗浄用流体を用いると良い。

第１の実施形態に係るマーキングノズル装置の斜視図である。 第１の実施形態に係るマーキングノズル装置の側断面図である。 図２の要部拡大図である。 ノズル洗浄ミストを供給する経路を示す図である。 第２の実施形態に係るマーキングノズル装置の斜視図である。 第２の実施形態に係るマーキングノズル装置の側断面図である。 図６の要部拡大図である。 従来のマーキングノズル装置の斜視図である。 従来のマーキングノズル装置の側断面図である。 図９の要部拡大図である。

符号の説明

１００ マーキングノズル装置
１ 貯留容器
３ ノズルチップ（ノズル先端部構成部材）
５ 吐出口
６ ニードル弁
７ 駆動部（駆動手段）
１３ 洗浄用流体供給経路
１１ エアーキャップ（カバー部材）
２００ マーキングノズル装置

Claims (7)

1. 印字対象に向けて塗料を吐出するマーキングノズル装置において、
   印字対象に対する吐出前の塗料を貯留する貯留容器の少なくとも先端部を構成するノズル先端部構成部材を備え、
   前記ノズル先端部構成部材の先端には、前記貯留容器の内部から印字対象に向けて塗料を吐出する吐出口が形成され、
   前記ノズル先端部構成部材の内部には、前記吐出口の内部に通じる洗浄用流体供給経路が形成されており、前記洗浄用流体供給経路を介して前記吐出口の内部に洗浄用流体が供給されることを特徴とするマーキングノズル装置。
2. 前記ノズル先端部構成部材の外周を覆うように配置されたカバー部材を備え、
   前記カバー部材と前記ノズル先端部構成部材との間隔により、アトマイズエアを前記ノズル先端部構成部材の先端部に供給するアトマイズエア供給経路が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマーキングノズル装置。
3. 前記貯留容器内に配設され、前記吐出口を閉塞又は開口させるニードル弁と、
   前記ニードル弁を前記吐出口を閉塞する方向及び開口させる方向に移動させる駆動手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のマーキングノズル装置。
4. 前記ニードル弁の弁芯方向は、前記吐出口からの塗料の吐出方向に対して傾斜しており、前記ノズル先端部構成部材の肉厚は前記ニードル弁が傾斜した側の部分は薄く、前記ニードル弁が傾斜した側とは反対側の部分は厚くなっており、前記洗浄用流体供給経路は肉厚が厚い部分に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマーキングノズル装置。
5. 前記洗浄用流体は、少なくとも液体を含有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のマーキングノズル装置。
6. 前記洗浄用流体は、少なくとも気体を含有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のマーキングノズル装置。
7. 前記洗浄用流体は、前記液体を気体と混合して霧化させたものであることを特徴とする請求項５に記載のマーキングノズル装置。

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