JP4994126B2 - Piezoelectric drive device and liquid discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、圧電素子を駆動源とする圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を用いた液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric driving device using a piezoelectric element as a driving source, and a liquid ejection device using the piezoelectric driving device.
ダイアフラム(ダイヤフラム)やチューブを用いたダイアフラムポンプ、チューブポンプは、ダイアフラムやチューブを合成樹脂製にすることなどで、送る液にダメージを与えず、各種フィラー入りの液体の吐出も可能となり、液漏れ防止用のシール材を用いる必要がなく、液が金属に触れない構造も可能などの利点があり、化学・薬品、半導体、印刷などの広い分野で使用されている。
このようなポンプは、ダイアフラムやチューブに対して複数の押圧ロッドを順次往復駆動させてダイアフラムやチューブを押圧したり、その押圧を解除することで液体の吸入、計量、吐出動作を繰り返すことで液を吐出している。そして、押圧ロッドの駆動には、エアシリンダを用いたものも知られているが、エアシリンダ駆動に比べて高速駆動が可能であるため、モータで回転されるカムを利用したものも利用されるようになった(特許文献1参照)。
Diaphragm pumps and tube pumps that use diaphragms and tubes can be made of synthetic resin for the diaphragms and tubes, so that liquids containing various fillers can be discharged without damaging the liquid to be sent. There is no need to use a sealing material for prevention, and there is an advantage that a structure in which the liquid does not touch the metal is possible, and it is used in a wide range of fields such as chemicals / chemicals, semiconductors, and printing.
In such a pump, a plurality of pressure rods are sequentially reciprocated with respect to the diaphragm or tube to press the diaphragm or tube, or release the pressure to repeat liquid suction, metering, and discharge operations. Is being discharged. In addition, although the use of an air cylinder is also known for driving the pressing rod, it can be driven at a higher speed than the air cylinder drive, and therefore, the one using a cam rotated by a motor is also used. (See Patent Document 1).
前記カム駆動方式は、エアシリンダ駆動に比べて、高速駆動が可能であるが、コンパクトに構成することが難しく、ポンプが大型化してしまうという問題があった。特に、LED等の各種製品の製造ラインにおいては、生産用ロボットのアーム先端にポンプを取り付けて移動させながら液体を吐出する場合もあり、できるだけコンパクトで軽量なポンプが求められていたが、カム駆動ではこのような要望に応えられないという問題があった。 The cam drive system can be driven at a higher speed than the air cylinder drive, but it is difficult to make it compact, and there is a problem that the pump becomes large. In particular, in the production line for various products such as LEDs, there is a case where a pump is attached to the tip of the arm of a production robot and the liquid is discharged while being moved. Then, there was a problem that such a request could not be met.
このように、押圧ロッドのような被駆動体を高速に往復駆動することができ、かつ、コンパクトで軽量に構成できる駆動装置は、前記ダイアフラムポンプやチューブポンプの駆動源だけでなく、様々な機器の駆動源として従来から要望されていた。 As described above, the driving device that can reciprocate the driven body such as the pressing rod at high speed and can be configured to be compact and lightweight is not limited to the driving source of the diaphragm pump and the tube pump, but various devices. Conventionally, it has been requested as a drive source for the above.
本発明の目的は、被駆動体を高速に駆動でき、かつコンパクトで軽量に構成できる駆動装置と、この駆動装置を利用した液体吐出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a drive device that can drive a driven body at high speed and that can be configured to be compact and lightweight, and a liquid discharge device that uses this drive device.
本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケースに対して移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、変位拡大板と、付勢手段と、前記変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備え、前記変位拡大板は、前記ケースに対して回動自在またはスライド移動自在に取り付けられかつ前記付勢手段によって付勢された本体部と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際には、その変位を拡大し、前記本体部に対して圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される変位拡大部とを備え、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態では、前記付勢手段で付勢された本体部によって第1の被駆動体が移動され、前記圧電素子に電圧が印加されると、前記変位拡大部によって第2の被駆動体が移動され、第2の被駆動体が対象物に当接した状態からさらに圧電素子に電圧を印加して変位拡大部の変位を拡大させると、前記付勢手段の付勢力に抗して本体部および第1の被駆動体が前記付勢手段の付勢力で移動される方向とは逆方向に移動されることを特徴とする。 The piezoelectric drive device of the present invention includes a case and a drive device main body provided to be movable with respect to the case. The drive device main body includes a displacement enlarging plate, an urging means, and the displacement enlarging plate. A piezoelectric element attached thereto, and the displacement enlarging plate is attached to the case so as to be rotatable or slidable with respect to the case and biased by the biasing means, and a voltage is applied to the piezoelectric element. When the piezoelectric element expands when applied, the displacement is expanded, and a displacement expanding portion that is displaced in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element with respect to the main body portion is provided, and a voltage is applied to the piezoelectric element. When not applied, the first driven body is moved by the body portion biased by the biasing means, and when a voltage is applied to the piezoelectric element, the second driven body is moved by the displacement enlarging portion. Body moved, second driven When a voltage is further applied to the piezoelectric element from the state in which the moving body is in contact with the object to increase the displacement of the displacement expanding portion, the main body portion and the first driven body are resisted against the biasing force of the biasing means. It is moved in the direction opposite to the direction moved by the urging force of the urging means.
このような本発明においては、圧電素子を利用して被駆動体を駆動しているので、エアシリンダを利用した場合と同等程度に小型、軽量化することができ、サーボモータ、ソレノイド、カムなどを用いた場合に比べて、駆動装置を容易に小型化できる。
その上、本体部で移動される第1被駆動体は、本体部を付勢する付勢手段と、変位拡大部を変位させて第2被駆動体を移動させる圧電素子とを利用して往復移動が可能なため、2つの被駆動体を移動させる場合には、本体部の他に1つの圧電素子および変位拡大部を設ければよい。このため、被駆動体毎に圧電素子を設けて駆動させる場合に比べて圧電素子の数を少なくでき、この点でも駆動装置をコンパクトに構成できるとともに、コストも低減できる。
In the present invention, since the driven body is driven using the piezoelectric element, the size and weight can be reduced to the same extent as when the air cylinder is used, and the servo motor, solenoid, cam, etc. Compared with the case of using, the drive device can be easily downsized.
In addition, the first driven body moved by the main body reciprocates using an urging means that urges the main body and a piezoelectric element that moves the second driven body by displacing the displacement expanding portion. Since movement is possible, when two driven bodies are moved, one piezoelectric element and displacement magnifying portion may be provided in addition to the main body portion. For this reason, the number of piezoelectric elements can be reduced as compared with the case where each driven body is driven by providing a piezoelectric element. In this respect as well, the drive device can be made compact and the cost can be reduced.
また、圧電素子は高速駆動が可能なため、エアシリンダ駆動に比べて高速に被駆動体を駆動できる。
さらに、圧電素子は、エアシリンダ駆動に比べて発生力が大きいため、被駆動体を確実に駆動させることができる。
その上、圧電素子の変位量は、圧電素子に加える電圧値で容易に調整できるため、被駆動体の移動量も精度よくかつ容易に調整できる。
Further, since the piezoelectric element can be driven at a high speed, the driven body can be driven at a higher speed than the air cylinder drive.
Furthermore, since the piezoelectric element has a larger generation force than the air cylinder driving, the driven body can be driven reliably.
In addition, since the displacement amount of the piezoelectric element can be easily adjusted by the voltage value applied to the piezoelectric element, the movement amount of the driven body can be adjusted accurately and easily.
また、変位拡大部を介して被駆動体を移動させているので、圧電素子の伸長量が小さい場合でも、その変位量を拡大でき、圧電素子の変位量に比べて被駆動体の移動量を大幅に大きくすることができる。 In addition, since the driven body is moved via the displacement enlarging unit, the displacement amount can be increased even when the piezoelectric element has a small expansion amount, and the amount of movement of the driven body is smaller than the displacement amount of the piezoelectric element. Can be greatly increased.
ここで、前記圧電素子は、第1圧電素子および第2圧電素子を備え、前記変位拡大部は、前記第1圧電素子の伸長に伴い、前記本体部に対して第1圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される第1変位拡大部と、前記第2圧電素子の伸長に伴い、前記本体部に対して第2圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される第2変位拡大部とを備え、前記本体部で第1被駆動体が移動され、前記第1変位拡大部で第2被駆動体が移動され、前記第2変位拡大部で第3被駆動体が移動されることが好ましい。 Here, the piezoelectric element includes a first piezoelectric element and a second piezoelectric element, and the displacement magnifying portion extends in a direction in which the first piezoelectric element extends with respect to the main body as the first piezoelectric element expands. A first displacement enlarging portion that is displaced in an orthogonal direction, and a second displacement enlarging portion that is displaced in a direction orthogonal to the extending direction of the second piezoelectric element with respect to the main body as the second piezoelectric element expands. The first driven body is moved in the main body, the second driven body is moved in the first displacement enlarging section, and the third driven body is moved in the second displacement enlarging section. Is preferred.
このような本発明においては、本体部の他に、第1および第2の2つの圧電素子と、第1および第2の2つの変位拡大部を設けたので、第1〜3の3つの被駆動体を移動させることができる。このため、2つの被駆動体を移動させる圧電駆動装置に比べて、より複雑な動作を行うことができる。 In the present invention, since the first and second piezoelectric elements and the first and second displacement expansion portions are provided in addition to the main body portion, the first to third three covered members are provided. The driving body can be moved. For this reason, compared with the piezoelectric drive device which moves two to-be-driven bodies, more complicated operation | movement can be performed.
ここで、前記本体部は、基端部と、この基端部から延長されたアーム部とを備えて平面略L字状に形成され、前記変位拡大部は、前記本体部の基端部から連続して形成され、かつ互いに平行に配置された第1ヒンジ部および第2ヒンジ部と、前記第1ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、前記第2ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の長手方向に沿ってかつ前記圧電素子の第2の端部側まで延長された変位部と、前記変位部から圧電素子の第2の端部側に向かって形成された第3ヒンジ部と、前記第3ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた圧電素子第2端部取付部と備えて形成され、前記アーム部、圧電素子、変位部は略平行に配置されていることが好ましい。 Here, the main body portion includes a base end portion and an arm portion extended from the base end portion, and is formed in a substantially L-shaped plane, and the displacement expanding portion is formed from the base end portion of the main body portion. A first hinge part and a second hinge part which are continuously formed and arranged in parallel to each other, and a piezoelectric element which is continuously formed on the first hinge part and to which the first end of the piezoelectric element is attached An element first end mounting portion; a displacement portion formed continuously with the second hinge portion and extending along the longitudinal direction of the piezoelectric element to the second end side of the piezoelectric element; A third hinge part formed from the displacement part toward the second end side of the piezoelectric element, and a piezoelectric element formed continuously from the third hinge part and to which the second end part of the piezoelectric element is attached The arm portion, the piezoelectric element, and the displacement portion are arranged substantially parallel to each other. It is preferable to be placed.
このような構成によれば、変位拡大板を一体成形したので、圧電素子の伸縮に対応する駆動部の変位量を精度良く設定できる。
すなわち、圧電素子の伸長量は非常に小さいため、変位を伝達する経路途中にピンやカムなどが存在すると、その部分の「がた」で変位が吸入されてしまうおそれがある。これに対し、本発明では、変位拡大板をワイヤカットなどで一体成形したので、変位が吸入されてしまうことがなく、圧電素子の伸長に伴い変位拡大部を所定量だけ確実に変位させることができる。
According to such a configuration, since the displacement enlarging plate is integrally formed, the displacement amount of the drive unit corresponding to the expansion and contraction of the piezoelectric element can be set with high accuracy.
That is, since the extension amount of the piezoelectric element is very small, if there is a pin, a cam, or the like in the middle of the path for transmitting the displacement, the displacement may be sucked by the “back” of that portion. In contrast, in the present invention, the displacement enlarging plate is integrally formed by wire cutting or the like, so that the displacement is not sucked, and the displacement enlarging portion can be reliably displaced by a predetermined amount as the piezoelectric element expands. it can.
また、前記本体部は、基端部と、この基端部から延長されたアーム部とを備えて平面略L字状に形成され、前記変位拡大部は、前記本体部の基端部から連続して形成され、かつ互いに平行に配置された第1ヒンジ部および第2ヒンジ部と、前記第1ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、前記第2ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の長手方向に沿ってかつ前記圧電素子の第2の端部側まで延長されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた変位部とを備えて形成され、前記アーム部、圧電素子、変位部は略平行に配置されているものでもよい。 In addition, the main body portion includes a base end portion and an arm portion extended from the base end portion, and is formed in a substantially plane L shape, and the displacement expanding portion is continuous from the base end portion of the main body portion. A first hinge portion and a second hinge portion which are formed in parallel to each other, and a piezoelectric element which is formed continuously with the first hinge portion and to which the first end of the piezoelectric element is attached A second end portion of the piezoelectric element is formed continuously with the first end mounting portion and the second hinge portion, and extends along the longitudinal direction of the piezoelectric element to the second end side of the piezoelectric element. The arm portion, the piezoelectric element, and the displacement portion may be arranged substantially parallel to each other.
このような構成においても、変位拡大板を一体成形したので、圧電素子の伸縮に対応する駆動部の変位量を精度良く設定できる。
さらに、第3ヒンジ部を設けていないので、変位拡大板の形状が簡易となり、変位拡大板をワイヤカットなどで一体成形する際の加工も容易になる。
Even in such a configuration, since the displacement enlarging plate is integrally formed, the displacement amount of the drive unit corresponding to the expansion and contraction of the piezoelectric element can be set with high accuracy.
Furthermore, since the third hinge portion is not provided, the shape of the displacement enlarging plate is simplified, and processing when the displacement enlarging plate is integrally formed by wire cutting or the like is facilitated.
さらに、前記各被駆動体は、ガイドブロックに案内され、かつ、前記付勢手段の付勢力で移動される方向およびその方向とは反対方向に移動可能に設けられた押圧部材で構成され、前記付勢手段による付勢力を解除する付勢力解除手段と、前記ガイドブロックに対して前記押圧部材を、前記付勢手段の付勢力で移動される方向とは反対方向に付勢し、前記付勢手段による付勢力が解除された際には、各押圧部材の先端がガイドブロックの端面から突出しない位置まで各押圧部材を移動する戻しバネと、を備えることが好ましい。 Furthermore, each said driven body is comprised with the press member provided so that it could move to the direction and the direction opposite to the direction moved by the urging | biasing force of the said urging | biasing means by the guide block, Urging force releasing means for releasing urging force by the urging means; and urging the pressing member against the guide block in a direction opposite to a direction moved by the urging force of the urging means, It is preferable to include a return spring that moves each pressing member to a position where the tip of each pressing member does not protrude from the end face of the guide block when the urging force by the means is released.
このような構成によれば、付勢力解除手段および戻しバネを設けたので、付勢力解除手段によって各被駆動体である押圧部材の付勢を解除すると、戻しバネで各押圧部材が前記付勢手段による付勢方向とは反対方向に移動する。そして、各押圧部材は、その先端(前記付勢手段によって付勢される方向の先端)が、押圧部材を案内するガイドブロックの端面から突出しない位置まで移動される。このため、付勢力を解除した状態ではガイドブロックの端面から押圧部材が突出しないため、ガイドブロックの端面に沿ってダイアフラムを配置する際には、ダイアフラムを平らにセットできる。従って、ダイアフラムの一部が変形してセットされるために生じる吐出量の誤差を低減できる。同様に、弾性体としてチューブを用いた場合も、チューブの一部が変形してセットされることも無く、その変形によって生じる吐出量の誤差を低減できる。
さらに、液体吐出装置を停止している場合には、付勢力解除手段で押圧部材の付勢を解除できるため、ダイアフラムやチューブが押圧部材で常に付勢されることを防止でき、ダイアフラムやチューブの永久変形を少なくできる。このため、ダイアフラムやチューブを交換するまでの期間を延長でき、交換コストも低減できる。
According to such a configuration, since the urging force releasing means and the return spring are provided, when the urging force releasing means releases the urging force of the pressing member that is each driven body, each urging member is urged by the return spring. It moves in the direction opposite to the biasing direction by the means. Each pressing member is moved to a position where the tip (tip in the direction biased by the biasing means) does not protrude from the end face of the guide block that guides the pressing member. For this reason, since the pressing member does not protrude from the end face of the guide block in a state where the urging force is released, the diaphragm can be set flat when the diaphragm is disposed along the end face of the guide block. Accordingly, it is possible to reduce an error in the discharge amount that occurs because a part of the diaphragm is deformed and set. Similarly, when a tube is used as the elastic body, a part of the tube is not deformed and set, and an error in the discharge amount caused by the deformation can be reduced.
Furthermore, when the liquid ejection device is stopped, the urging force releasing means can release the urging force of the pressing member, so that the diaphragm or the tube can be prevented from being always urged by the pressing member, and the diaphragm or the tube can be prevented from being urged. Permanent deformation can be reduced. For this reason, it is possible to extend the period until the diaphragm or tube is replaced, and the replacement cost can be reduced.
本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケースに対して移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、変位拡大板と、前記変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備え、前記変位拡大板は、前記ケースに対して固定された固定部と、固定部からバネ部を介して連続して設けられた本体部と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際には、その変位を拡大し、前記本体部に対して圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される変位拡大部とを備え、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態では、前記バネ部で付勢された本体部によって第1の被駆動体が移動され、前記圧電素子に電圧が印加されると、前記変位拡大部によって第2の被駆動体が移動され、第2の被駆動体が対象物に当接した状態からさらに圧電素子に電圧を印加して変位拡大部の変位を拡大させると、前記バネ部の付勢力に抗して本体部および第1の被駆動体が前記バネ部の付勢力で移動される方向とは逆方向に移動されることを特徴とするものでもよい。 The piezoelectric drive device of the present invention includes a case and a drive device main body provided to be movable with respect to the case. The drive device main body includes a displacement magnifying plate and a piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate. The displacement magnifying plate includes a fixed portion fixed to the case, a main body portion continuously provided from the fixed portion via a spring portion, and a piezoelectric element that applies a voltage to the piezoelectric element. When the element is extended, the displacement is enlarged, and a displacement expanding portion that is displaced in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element with respect to the main body portion is provided, and no voltage is applied to the piezoelectric element. In the state, the first driven body is moved by the main body portion biased by the spring portion, and when a voltage is applied to the piezoelectric element, the second driven body is moved by the displacement enlarging portion, From the state where the second driven body is in contact with the object Further, when a voltage is applied to the piezoelectric element to increase the displacement of the displacement expanding portion, the main body portion and the first driven body are moved by the biasing force of the spring portion against the biasing force of the spring portion. It may be characterized by being moved in the opposite direction.
このような構成によれば、変位拡大板自体にバネ部を設けているので、別途、コイルバネなどの付勢手段を設ける必要が無く、部品点数を少なくできる。
また、コイルバネなどの付勢手段を設けた場合には、変位拡大板をケースに対して回転可能あるいはスライド移動可能に支持する必要がある。この場合、変位拡大板を支持する転がり部や滑り部などの音の発生原因となる部分が存在する。これに対し、本発明では、変位拡大板自体にバネ部を形成しているので、転がり部や滑り部を無くして音の発生を低減でき、作動音の小さな圧電駆動装置を構成できる。
According to such a configuration, since the spring portion is provided on the displacement enlarging plate itself, it is not necessary to separately provide a biasing means such as a coil spring, and the number of parts can be reduced.
Further, when an urging means such as a coil spring is provided, it is necessary to support the displacement enlarging plate so as to be rotatable or slidable with respect to the case. In this case, there are portions that cause sound generation such as a rolling portion and a sliding portion that support the displacement enlarging plate. On the other hand, in the present invention, since the spring portion is formed on the displacement enlarging plate itself, it is possible to reduce the generation of sound by eliminating the rolling portion and the sliding portion, and it is possible to configure a piezoelectric driving device with a small operating noise.
本発明の液体吐出装置は、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の本体部で移動される第1被駆動体である第1押圧部材と、前記圧電駆動装置の変位拡大部で移動される第2被駆動体である第2押圧部材と、前記第1押圧部材および第2押圧部材によって押圧されるチューブとを備えることを特徴とする。 The liquid ejection device of the present invention is moved by the piezoelectric driving device, a first pressing member that is a first driven body that is moved by the main body of the piezoelectric driving device, and a displacement enlarging unit of the piezoelectric driving device. A second pressing member as a second driven body, and a tube pressed by the first pressing member and the second pressing member are provided.
このような液体吐出装置であれば、圧電素子に電圧を印加していない際は、本体部を付勢する付勢手段の付勢力によって、第1被駆動体である第1押圧部材をチューブに押しつけてチューブを塞ぎ、かつ、第2被駆動体である第2押圧部材はチューブを押しつぶさない状態とし、圧電素子に電圧を印加すると、第2押圧部材が移動してチューブを押しつぶし、さらに圧電素子に電圧を印加すると第2押圧部材がチューブを押しつぶしてそれ以上移動できないため、その反力で本体部および第1押圧部材をチューブから離れる方向に移動することができる。
従って、第1押圧部材および第2押圧部材の一方を、液体吐出装置の出口バルブとし、他方を、液体吐出装置の入口バルブとすれば、チューブ内に液体を圧送し、各バルブの開閉を切り替えることで液体吐出動作を実現できる。例えば、第1押圧部材を出口バルブとし、第2押圧部材を入口バルブとすれば、圧電素子に電圧を印加していない状態では付勢手段の付勢力によって第1押圧部材がチューブを押しつぶし、出口バルブを閉じた状態に維持し、一方、第2押圧部材は入口バルブを開いた状態に維持する。この状態でチューブ内に液体を圧送すれば、出口バルブが塞がれているため、出口バルブの上流側(入口バルブ側)のチューブがふくらみ、液体が貯められる。そして、圧電素子に電圧を印加して圧電素子を伸長させ、第2押圧部材を移動してチューブを押しつぶして入口バルブを閉じれば、入口バルブおよび出口バルブ間の膨らんだチューブ内に液体が区画される。さらに、圧電素子への電圧印加を継続し、圧電素子を伸長させると、第2押圧部材はチューブを押しつぶしていてそれ以上移動できないため、本体部および第1押圧部材が前記付勢手段の付勢力に抗してその付勢方向とは逆方向に移動し、第1押圧部材で塞がれていた出口バルブが開かれる。すると、液体で膨らんでいたチューブが自身の弾性力で元の状態に戻ろうとするため、その内部の液体が吐出バルブから吐出される。
次に、圧電素子への電圧印加を中止して圧電素子が元の状態に縮小すると、前記付勢手段の付勢力で第1押圧部材がチューブを押しつぶし、出口バルブが閉じられる。さらに、第2押圧部材が元の位置に戻るため、チューブを開放し、入口バルブが開かれる。
In such a liquid ejecting apparatus, when a voltage is not applied to the piezoelectric element, the first pressing member, which is the first driven body, is applied to the tube by the urging force of the urging means that urges the main body. The tube is closed by pressing, and the second pressing member, which is the second driven body, does not crush the tube. When a voltage is applied to the piezoelectric element, the second pressing member moves to crush the tube. When a voltage is applied to the second pressing member, the second pressing member squeezes the tube and cannot move any further, so that the reaction force can move the main body and the first pressing member away from the tube.
Therefore, if one of the first pressing member and the second pressing member is an outlet valve of the liquid ejection device and the other is an inlet valve of the liquid ejection device, the liquid is pumped into the tube and the opening and closing of each valve is switched. Thus, a liquid discharge operation can be realized. For example, if the first pressing member is an outlet valve and the second pressing member is an inlet valve, the first pressing member squeezes the tube by the biasing force of the biasing means when no voltage is applied to the piezoelectric element, and the outlet The valve is kept closed, while the second pressing member keeps the inlet valve open. If the liquid is pumped into the tube in this state, the outlet valve is closed, so that the tube on the upstream side (inlet valve side) of the outlet valve swells and stores the liquid. Then, when a voltage is applied to the piezoelectric element to extend the piezoelectric element, and the second pressing member is moved to crush the tube and close the inlet valve, the liquid is partitioned in the expanded tube between the inlet valve and the outlet valve. The Further, when the voltage application to the piezoelectric element is continued and the piezoelectric element is extended, the second pressing member crushes the tube and cannot move any further, so that the main body portion and the first pressing member are biased by the biasing means. In contrast, the outlet valve moves in the direction opposite to the biasing direction, and the outlet valve that has been blocked by the first pressing member is opened. Then, the tube swelled with the liquid tries to return to its original state by its own elastic force, so that the liquid inside is discharged from the discharge valve.
Next, when the voltage application to the piezoelectric element is stopped and the piezoelectric element is reduced to the original state, the first pressing member crushes the tube by the urging force of the urging means, and the outlet valve is closed. Furthermore, since the second pressing member returns to the original position, the tube is opened and the inlet valve is opened.
以上のように、一方の押圧部材のみがチューブを塞いでいる状態から、両方の押圧部材がチューブを塞いでいる状態を経由して、他方の押圧部材のみがチューブを塞いでいる状態に変化させることができるので、液体を圧送することと組み合わせることで、微量な液体も吐出可能な液体吐出装置を構成できる。
そして、圧電素子を利用した圧電駆動装置で各押圧部材を駆動しているため、高速駆動が可能で、かつ、液体吐出装置を容易に小型化および薄型化することができる。
As described above, the state in which only one pressing member is blocking the tube is changed from the state in which both pressing members are blocking the tube to the state in which only the other pressing member is blocking the tube. Therefore, a liquid ejection apparatus capable of ejecting a small amount of liquid can be configured by combining with liquid feeding.
Since each pressing member is driven by a piezoelectric driving device using a piezoelectric element, high-speed driving is possible, and the liquid ejection device can be easily reduced in size and thickness.
本発明の液体吐出装置は、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の本体部で移動される第1被駆動体である第1押圧部材と、前記圧電駆動装置の第1変位拡大部で移動される第2被駆動体である第2押圧部材と、前記圧電駆動装置の第2変位拡大部で移動される第3被駆動体である第3押圧部材と、前記第1押圧部材、第2押圧部材および第3押圧部材によって押圧されるチューブまたはダイアフラムとを備えることを特徴とする。 The liquid ejection device of the present invention is moved by the piezoelectric driving device, a first pressing member that is a first driven body that is moved by the main body of the piezoelectric driving device, and a first displacement enlarging unit of the piezoelectric driving device. A second pressing member that is a second driven body, a third pressing member that is a third driven body that is moved by a second displacement expansion portion of the piezoelectric driving device, the first pressing member, and a second pressing member. A tube or a diaphragm pressed by the pressing member and the third pressing member is provided.
このような液体吐出装置であれば、本体部によって移動される第1押圧部材と、第1圧電素子および第1変位拡大部の動作で移動される第2押圧部材とに加えて、第2圧電素子および第2変位拡大部の動作で移動される第3押圧部材を設けることができる。
このため、第1押圧部材および第2押圧部材の一方を、チューブやダイアフラムを押圧して開閉する出口バルブとし、他方を入口バルブとし、第3押圧部材を入口バルブおよび出口バルブ間でチューブやダイアフラムを押圧して各バルブで区画される計量空間を変化させる計量部材とすれば、出口バルブを閉じた状態で入口バルブを開き、計量部材で計量空間を広げることで液体を吸入できる。そして、入口バルブを閉じれば各バルブ間に区画形成される計量空間内に液体が区画される。次に、出口バルブを開き、計量部材でチューブやダイアフラムを押圧して計量空間を狭めると、その変化分の液体が出口バルブから吐出されることで液体吐出動作を実現できる。
In such a liquid ejection device, in addition to the first pressing member moved by the main body portion and the second pressing member moved by the operation of the first piezoelectric element and the first displacement expanding portion, the second piezoelectric member is used. A third pressing member that is moved by the operation of the element and the second displacement expanding portion can be provided.
Therefore, one of the first pressing member and the second pressing member is an outlet valve that presses and opens and closes the tube and the diaphragm, the other is an inlet valve, and the third pressing member is a tube and a diaphragm between the inlet valve and the outlet valve. If the metering member that changes the metering space defined by each valve by pressing is used, the inlet valve can be opened with the outlet valve closed, and the metering member can be used to expand the metering space so that liquid can be sucked. And if an inlet valve is closed, a liquid will be divided in the measurement space formed between each valve. Next, when the outlet valve is opened and the measuring space is narrowed by pressing the tube or diaphragm with the measuring member, the liquid corresponding to the change is discharged from the outlet valve, thereby realizing the liquid discharging operation.
また、第3押圧部材で計量空間の容積を変化させて液体の吸入や吐出を行っているので、液体を加圧して供給する必要が無く、液体吐出装置をチューブポンプやダイアフラムポンプとして利用することができる。
さらに、圧電素子を利用した圧電駆動装置で第1〜3の各押圧部材を駆動しているため、高速駆動が可能で、かつ、液体吐出装置を容易に小型化できる。さらに、圧電素子や変位拡大板は薄型に形成できるので、液体吐出装置自体も薄型化することができ、生産ラインにおいて複数の液体吐出装置を並べて配置する場合に各液体吐出装置間の間隔を小さくできる。
Also, since the liquid is sucked and discharged by changing the volume of the measuring space by the third pressing member, there is no need to pressurize and supply the liquid, and the liquid discharge device can be used as a tube pump or a diaphragm pump. Can do.
Furthermore, since each of the first to third pressing members is driven by a piezoelectric driving device using a piezoelectric element, high-speed driving is possible and the liquid ejection device can be easily downsized. Furthermore, since the piezoelectric element and the displacement enlarging plate can be formed thin, the liquid ejection device itself can also be thinned, and when a plurality of liquid ejection devices are arranged side by side in the production line, the interval between the liquid ejection devices is reduced. it can.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1には、本実施形態の液体吐出装置1が示されている。なお、以下の説明においては、便宜上、図1の上側を上方、下側を下方として説明するが、液体吐出装置1の使用時の向きは図1のものに限らず、水平方向に向けて用いたり、上下を逆にして用いてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
液体吐出装置1は、ダイアフラムポンプであり、液体吐出装置1の圧電駆動装置2と、ポンプ部3とを備えている。
The
[圧電駆動装置の構成]
圧電駆動装置2は、駆動部ケース4と、この駆動部ケース4にねじ止めされたポンプケース5と、駆動装置本体6とを備えて構成されている。
駆動装置本体6は、前記ケース4,5内に内蔵された変位拡大板10と、付勢手段15と、変位拡大板10に固定された第1圧電素子17および第2圧電素子18とを備えている。
[Configuration of Piezoelectric Drive Device]
The
The drive device
[変位拡大板の構成]
変位拡大板10は、マルエージ鋼、ステンレス、インバー材などの曲げ変形(弾性変形)可能な薄板材で構成され、1枚の板材をワイヤカットなどで以下に説明する所定の形状に切断することで製造されている。
また、変位拡大板10は、図2にも示すように、変位拡大板10に設けられた軸11を、ポンプケース5に取り付けられた軸受12で支持することで、ケース4,5に対して回転自在に配置されている。なお、軸受12は、図示しないストップリングで脱落しないようにポンプケース5に取り付けられている。
[Configuration of displacement expansion plate]
The
Further, as shown in FIG. 2, the
変位拡大板10は、本体部110と、第1変位拡大部120と、第2変位拡大部130とを備えて構成されている。
本体部110は、変位拡大板10の上部に設けられた基端部111と、この基端部111の一方の端部側(駆動部ケース4側)から下方に向かって延長されたアーム部112とを備えて平面略L字状に形成されている。そして、基端部111の他方の端部側(ポンプケース5側)に前記軸11が設けられている。
The
The
第1変位拡大部120は、第1ヒンジ部121と、第2ヒンジ部122と、圧電素子第1端部取付部123と、変位部124と、第3ヒンジ部125と、圧電素子第2端部取付部126とを備えている。
第1ヒンジ部121および第2ヒンジ部122は、基端部111の下面から下方に向かって突出して形成され、かつ互いに平行に配置されている。
The first
The
圧電素子第1端部取付部123は、前記第1ヒンジ部121に連続して形成されている。この圧電素子第1端部取付部123には第1圧電素子17の軸方向の第1端部(上端)が取り付けられている。
変位部124は、前記第2ヒンジ部122に連続して形成されて前記第1圧電素子17の長手方向(上下方向)に沿ってかつ第1圧電素子17の第2端部(下端)側まで延長されている。すなわち、変位部124は、第2ヒンジ部122から下方に向かって延長形成された延長部1241と、第1圧電素子17の第2端部よりも下方の位置で水平方向(第1圧電素子17側)に延長された連結部1242とを備えており、図1に示すように、平面形状が略L字状に形成されている。
The piezoelectric element first
The
第3ヒンジ部125は、前記変位部124の連結部1242から第1圧電素子17の第2端部側に向かって突出して形成されている。
圧電素子第2端部取付部126は、前記第3ヒンジ部125に連続して形成され、前記第1圧電素子17の第2端部側が取り付けられている。
なお、取付部126および第1圧電素子17間には、スペーサ127が介在されている。また、各ヒンジ部121,122,125は、変位部124などの他の部分に比べて幅寸法が小さな細幅部とされているため、応力が加わると弾性変形可能に構成されている。
The
The piezoelectric element second
A
第2変位拡大部130は、第1変位拡大部120よりも1段低い位置に設けられている点を除いて第1変位拡大部120と同一の構造とされている。
すなわち、第2変位拡大部130は、第1ヒンジ部131と、第2ヒンジ部132と、圧電素子第1端部取付部133と、変位部134と、第3ヒンジ部135と、圧電素子第2端部取付部136とを備えており、各構成は前記第1変位拡大部120の第1ヒンジ部121と、第2ヒンジ部122と、圧電素子第1端部取付部123と、変位部124と、第3ヒンジ部125と、圧電素子第2端部取付部126と同一である。従って、変位部134も延長部1341と、連結部1342とを備えた平面略L字状に形成されている。
The second
That is, the second
そして、第2変位拡大部130においても、圧電素子第1端部取付部133に第2圧電素子18の第1端部が取り付けられ、圧電素子第2端部取付部136にスペーサ137を介して第2圧電素子18の第2端部が取り付けられている。
Also in the second
従って、本体部110のアーム部112、第1変位拡大部120の変位部124(延長部1241)、第2変位拡大部130の変位部134(延長部1341)、第1圧電素子17、第2圧電素子18は、それぞれ上下方向に沿って配置されており、互いにほぼ平行に配置されている。
なお、ポンプケース5の上端には、各圧電素子17,18を駆動制御する制御装置(図示略)を接続するためのコネクタ8が設けられている。
Accordingly, the
A
[付勢手段の構成]
付勢手段15は、図1に示すように、下側バネケース151、上側バネケース152、連結部材153、ネジバネ座154、調整バネ座155、間隔調整ネジ156、コイルバネ157、バネ押し部材158を備えている。
下側バネケース151、上側バネケース152は、上側バネケース152から下側バネケース151を介して駆動部ケース4に固定ネジをねじ込むことなどでケース4に取り付けられている。
連結部材153は、下側バネケース151内を上下方向にスライド移動可能に設けられている。そして、この連結部材153には係合溝153Aが形成され、この係合溝153Aは、変位拡大板10の基端部111に設けられたピン113に係合されている。
[Configuration of biasing means]
As shown in FIG. 1, the biasing means 15 includes a
The
The connecting
ネジバネ座154および調整バネ座155間には、前記コイルバネ157が配置されている。また、ネジバネ座154および調整バネ座155間の間隔は、ネジバネ座154の下側に設けられたナット159と、このナット159に螺合される間隔調整ネジ156とによって、ネジバネ座154の高さ位置を調整することで調整されている。この間隔調整ネジ156の下端は前記連結部材153に当接されている。
The
また、バネ押し部材158には平行ピン158Aが取り付けられている。一方、上側バネケース152には前記平行ピン158Aが挿通可能な溝が上側バネケース152の上端から連続して形成されている。従って、前記平行ピン158Aを前記溝部分に挿通させながらバネ押し部材158を上側バネケース152の上部側から挿入し、その後、バネ押し部材158を90度回転させることで、前記平行ピン158Aを上側バネケース152の上部フランジに係止させることでバネ押し部材158を上側バネケース152に装着できるように構成されている。
A
従って、バネ押し部材158を図1の状態から90度回転させて上側バネケース152から取り外すと、調整バネ座155が上方に移動可能となり、各バネ座154,155間の間隔が広がるためにコイルバネ157によって本体部110に加えられる付勢力が解除される。
一方、バネ押し部材158を図1のように、上側バネケース152に取り付けると、各バネ座154,155間の間隔が狭められるので、その間隔に応じた付勢力がコイルバネ157によって連結部材153を介して本体部110に加えられる。
そして、この際の付勢力は、前記間隔調整ネジ156を回してネジバネ座154を上下に移動させ、バネ押し部材158を装着した際の各バネ座154,155間の間隔を調整することで調整される。
Accordingly, when the
On the other hand, when the
The biasing force at this time is adjusted by turning the
以上の構成の付勢手段15によって、変位拡大板10は、軸11を回動中心として図1中時計回りに回転するように付勢されている。
また、前記バネ押し部材部材158を備えて付勢手段15の付勢力を解除する付勢力解除手段が構成されている。
By the urging means 15 having the above-described configuration, the
In addition, biasing force releasing means that includes the
[ポンプ部の構成]
一方、ポンプケース5には、前記圧電駆動装置2によって駆動されるポンプ部3が設けられている。ポンプケース5には、ケース5外部に開口された開口部が形成され、この開口部には、ガイドブロック20が挿入されている。このガイドブロック20は、3本の貫通孔が形成され、各貫通孔には、筒状のガイド部材21,22,23がそれぞれ配置されている。
そして、このガイドブロック20は、高さ調整シム24を介してポンプケース5にねじ込まれたネジ25で固定されている。
[Configuration of pump section]
On the other hand, the
The
各ガイド部材21,22,23には、それぞれ第1〜3押圧部材31,32,33がそれぞれ挿通されている。
各押圧部材31,32,33は、押圧ロッド311,321,331と、各押圧ロッド311,321,331の端部に装着されたロッド受312,322,332とを備えている。
そして、各ガイド部材21,22,23およびロッド受312,322,332間には、戻しバネ313,323,333がそれぞれ介在されている。
The first to third
Each pressing
Return springs 313, 323, and 333 are interposed between the
第1押圧部材31は、前記戻しバネ313によって変位拡大板10の本体部110におけるアーム部112の側面下端部に当接されている。従って、第1押圧部材31は、アーム部112つまり本体部110の回動に連動して進退移動される。
また、第2押圧部材32は、前記戻しバネ323によって、変位拡大板10の第1変位拡大部120における変位部124の側面下端部に当接されている。従って、第2押圧部材32は、変位部124つまり第1変位拡大部120の変位に連動して進退移動される。
同様に、第3押圧部材33は、前記戻しバネ333によって、変位拡大板10の第2変位拡大部130における変位部134の側面下端部に当接されている。従って、第3押圧部材33は、変位部134つまり第2変位拡大部130の変位に連動して進退移動される。
なお、付勢手段15のコイルバネ157のばね力は、各戻しバネ313,323,333の合計ばね力よりも大きくされ、各戻しバネ313,323,333が付勢手段15の付勢に影響を与えないようにされている。
The first pressing
The second pressing
Similarly, the third pressing
The spring force of the
なお、アーム部112の下端は、変位拡大板10の軸11を回動中心として回動するが、その回動角度が僅かであり、かつ、アーム部112の下端は軸11から離れているため、アーム部112の下端の移動はほぼ水平方向の移動とみなすことができる。また、ロッド受312のアーム部112に当接する端面は、曲面とされてアーム部112に対して点接触となるように構成されている。
従って、アーム部112の下端の移動軌跡が円弧状であっても、第1押圧部材31はガイド部材21に沿って水平方向に直線的に移動される。
The lower end of the
Therefore, even if the movement locus of the lower end of the
同様に、各変位部124,134の下端も、第2ヒンジ部122,132を支点に円弧状に移動されるが、その回動角度が僅かであり、かつ、各変位部124,134の下端は第2ヒンジ部122,132から離れているため、変位部124,134の下端の移動はほぼ水平方向(圧電素子17,18が伸縮する上下方向に直交する方向)の移動とみなすことができる。また、ロッド受322,332の変位部124,134に当接する端面は、曲面とされて変位部124,134に対して点接触となるように構成されている。
従って、変位部124,134の下端の移動軌跡が円弧状であっても、第2押圧部材32および第3押圧部材33はガイド部材22,23に沿って水平方向に直線的に移動される。
Similarly, the lower ends of the
Therefore, even if the movement locus of the lower ends of the
前記ポンプケース5には、流路ブロック40が取り付けられている。この流路ブロック40と前記ガイドブロック20との間には、ダイアフラム50が介在されている。
流路ブロック40は、図6に示すように、略直方体状に形成され、ガイドブロック20に対向する面には、ケース当接面41、ケース挿入面42、凹部形成面43が形成されている。ケース挿入面42はケース当接面41よりも突出して形成され、凹部形成面43はケース挿入面42よりも突出して形成されている。
A flow path block 40 is attached to the
As shown in FIG. 6, the flow path block 40 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a
凹部形成面43には、上下方向に一列に並んだ3つの凹部431〜433が形成されている。さらに、各凹部431〜433を連通する溝444が形成されている。なお、本実施形態では、溝444をフライス加工で形成しているため、溝444の底面は中央の凹部433よりも深く形成されている。
また、凹部432には、流路ブロック40の上端面に形成された液体吸入ポート44に連通する吸入流路441が開口されている。一方、凹部431には、流路ブロック40の下端面に形成された液体吐出ポート45に連通する吐出流路451が開口されている。
なお、本実施形態では、図1に示すように、液体吸入ポート44には、液体が入れられたシリンジを装着するシリンジホルダ442が取り付けられている。また、液体吐出ポート45には、液吐出用のノズル452が取り付けられている。
Three
In addition, a
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
さらに、流路ブロック40の各面41〜43に対向する外周側の面46には、凹部47が形成されている。この凹部47には、図1に示すように、押しブッシュ471およびワッシャ472が配置され、ストップリング(図示略)で固定されている。
Furthermore, a
また、ポンプケース5には、図7〜9にも示すように、2枚の側板60が対向配置されて固定されている。前記流路ブロック40は各側板60間に配置されている。各側板60には開口61がそれぞれ形成されている。
開口61には、ブロック取付ネジ62に螺合されたステー63が配置されている。ステー63は、平面略長方形状とされ、その短辺側は円弧状に形成されている。そして、各側板60の開口61は上下にずれて形成されており、ブロック取付ネジ62を回転させた際にステー63を開口61から取り外すことができるように構成されている。
ブロック取付ネジ62の先端は、前記押しブッシュ471の孔に嵌入可能に構成されている。
In addition, as shown in FIGS. 7 to 9, two
In the
The tip of the
従って、流路ブロック40のケース挿入面42部分をポンプケース5の開口内に挿入した状態で、ブロック取付ネジ62の先端を押しブッシュ471の孔に嵌入し、さらにブロック取付ネジ62を回転させてステー63を各側板60の開口61内に配置することで、流路ブロック40をポンプケース5に取り付けることができる。
逆に、ブロック取付ネジ62を回転させてステー63を各側板60の開口61内から外し、ブロック取付ネジ62を手前側に引き出して側板60間から取り外せば、流路ブロック40をポンプケース5から容易に取り外すことができる。
Therefore, with the
Conversely, if the
ダイアフラム50は、弾性変形可能なゴム(合成ゴム、天然ゴム)等で構成され、ケース挿入面42と同じ平面形状とされている。ダイアフラム50は、ガイドブロック20と流路ブロック40との間に挟持される。
特に、ケース挿入面42よりも突出している凹部形成面43とガイドブロック20との間は最も間隔が狭くなるため、ダイアフラム50は凹部形成面43に圧接されて密着されている。
従って、高さ調整シム24の厚さ寸法を変更することで、ガイドブロック20と凹部形成面43との間隔を調整でき、ダイアフラム50の凹部形成面43への密着力を容易に設定することができる。
The
In particular, since the gap between the
Therefore, by changing the thickness dimension of the
また、各押圧ロッド311,321,331の先端は、前記凹部431〜433に合わせて球面状に形成されており、各押圧ロッド311,321,331を流路ブロック40側に移動してダイアフラム50を押圧した際には、ダイアフラム50が各凹部431〜433内面に密着するように構成されている。
すなわち、押圧ロッド311でダイアフラム50を押圧すると、凹部431にダイアフラム50が密着し、吐出流路451および溝444間が塞がれて連通しない状態となる。従って、出口バルブが閉じられる状態となる。
また、押圧ロッド321でダイアフラム50を押圧すると、凹部432にダイアフラム50が密着し、吸入流路441および溝444間が塞がれて連通しない状態となる。従って、入口バルブが閉じられる状態となる。
なお、ダイアフラム50は、各押圧ロッド311,321,331による押圧で弾性変形するため、その押圧を解除すれば元の状態つまり凹部431〜433から離れた状態に戻る。
The tip of each
That is, when the
Further, when the
In addition, since the
さらに、押圧ロッド331でダイアフラム50を押圧すると、凹部433とダイアフラム50とで区画される計量空間(計量室)の容積が小さくなる。従って、凹部433部分の液は、溝444を介して移動することになる。
従って、上記各押圧部材31,32,33を動作させることでポンプ駆動を実現できる。
Further, when the
Accordingly, the pump drive can be realized by operating the
[動作説明]
次に、液体吐出装置1の動作に関し、説明する。なお、以下の動作説明では、図10〜16をも利用して説明するが、図12〜16は、各部材の動作を分かりやすくするために、移動量を実際よりも大きくし、模式的に記載している。
本実施形態においては、ポンプケース5の上端に設けられたコネクタ8を介して接続される制御装置(図示略)によって圧電素子17,18を駆動制御することで、液体吐出装置1が駆動される。ここで、制御装置は、第1圧電素子17に対しては、第1圧電素子用第1設定値から第1圧電素子用第2設定値までの電圧を印加可能に構成され、第2圧電素子18に対しては、第2圧電素子用第1設定値から第2圧電素子用第2設定値までの電圧を印加可能に構成されている。さらに、本実施形態では、各第1設定値は電圧値「0」に設定され、第2設定値は使用する圧電素子17,18やその圧電素子17,18に求める変位量に応じて設定されている。
[Description of operation]
Next, the operation of the
In the present embodiment, the
また、圧電素子17,18は、熱膨張係数が「0」またはマイナスの数値のものが利用されている。このため、各取付部126,136および圧電素子17,18間に、熱膨張係数の大きなアルミなどの材質からなるスペーサ127,137を挟んで接着し、温度が変化して圧電素子17,18の長さ寸法が変化してもその変化分をスペーサ127,137の長さ寸法の変化で補い、圧電素子17,18にスペーサ127,137を加えた長さ寸法は温度変化に関係なく常にほぼ一定となるように構成し、温度変化の影響を少なくするようにしている。
なお、上記のように温度変化に対応するには、圧電素子17,18とスペーサ127,137とが同じ温度に維持される必要がある。このため、圧電素子17,18およびスペーサ127,137と変位拡大板10との間の隙間部分を、シリコン等の伝熱材で埋めて圧電素子17,18とスペーサ127,137とが同じ温度に維持されるように工夫している。
In addition, the
In order to cope with the temperature change as described above, the
[原点状態]
運転開始前即ち液体吐出装置1の停止状態(原点状態)においては、制御装置は、圧電素子17,18に電圧を加えない。すなわち、制御装置は、圧電素子17,18に第1設定値の電圧を印加するが、本実施形態では第1設定値は電圧値「0」であるため、駆動信号の入力を行わない。この状態では、図1,12に示すように、各ヒンジ部121,122,125,131,132,135が変形しないように構成されている。
そして、この状態では、変位拡大板10が前記付勢手段15の付勢力で図1中時計回りに付勢され、本体部110のアーム部112が時計回り方向に回動することで第1押圧部材31がダイアフラム50を押圧している。このため、ダイアフラム50が凹部431に密着し、出口バルブが閉じられた状態とされている。
[Origin state]
Before starting the operation, that is, when the
In this state, the
また、この際、第2押圧部材32および第3押圧部材33は、ダイアフラム50を押圧しない位置に配置され、入口バルブは開かれ、かつ、凹部433およびダイアフラム50間に形成される計量室は所定の容積を確保している。
すなわち、本実施形態の液体吐出装置1は、圧電素子17,18に電圧が印加されていない未駆動状態では、付勢手段15の付勢力で出口バルブが閉じられ、入口バルブは開かれて計量室に液を供給できる状態とされている。
At this time, the second pressing
That is, in the
[計量工程]
次に、制御装置は、第1圧電素子17に予め設定された電圧を印加する。第1圧電素子17に所定の電圧を印加すると、第1圧電素子17は、印加電圧に応じた寸法だけ伸長する。
第1圧電素子17の長手方向寸法が長くなると、圧電素子17が取り付けられた取付部123,126に互いに離れるが、各取付部123,126は、ヒンジ部121,122,125および変位部124を介して連結されているため、各ヒンジ部121,122,125が弾性変形し、変位部124および圧電素子17は、下端側が変位部124側つまり第2押圧部材32側に移動するように傾く。このため、図10,13に示すように、第2押圧部材32はダイアフラム50側に移動し、ダイアフラム50を凹部432に密着させ、入口バルブを閉じる。
従って、出口バルブおよび入口バルブがともに閉じられる状態となるため、計量室内の液体も液体供給側および吐出側から区画される。このため、計量室の容積に応じて液体が計量されることになる。
[Weighing process]
Next, the control device applies a preset voltage to the first
When the longitudinal dimension of the first
Accordingly, since both the outlet valve and the inlet valve are closed, the liquid in the measuring chamber is also partitioned from the liquid supply side and the discharge side. For this reason, the liquid is measured according to the volume of the measuring chamber.
[バルブ切替工程]
さらに、制御装置は、第1圧電素子17に対する電圧印加を継続する。これにより、第1圧電素子17がさらに伸長されると、第2押圧部材32はすでにダイアフラム50に押圧され、それ以上、ダイアフラム50側には移動できないため、その反力によって付勢手段15の付勢力に抗して変位拡大板10全体が反時計方向、つまり付勢手段15の付勢力で移動される方向とは逆方向に移動する。
このため、図11,14に示すように、第1押圧部材31はダイアフラム50から離れる方向に移動し、ダイアフラム50が凹部431から離れるため、出口バルブが開かれる。従って、入口バルブが閉じられ、かつ出口バルブが開かれるため、バルブの切替動作が行われる。
[Valve switching process]
Further, the control device continues to apply a voltage to the first
Therefore, as shown in FIGS. 11 and 14, the first pressing
[吐出工程]
次に、制御装置は、第1圧電素子17に電圧を印加したまま、第2圧電素子18に所定の電圧を印加する。すると、第2圧電素子18は、印加電圧に応じて伸長し、この動作に伴い、各ヒンジ部131,132,135が弾性変形し、変位部134および圧電素子18は、下端側が変位部134側つまり第3押圧部材33側に移動するように傾く。このため、図15に示すように、第3押圧部材33がダイアフラム50側に移動し、その移動に伴いダイアフラム50および凹部433間の計量空間の容積が減少する。すると、この計量空間内に区画されていた液体は、入口バルブが閉じられ、出口バルブのみが開かれているため、溝444を介して凹部431側に移動し、さらに吐出流路451、吐出ポート45を介してノズル452から吐出される。
なお、この吐出量は、計量空間の容積変化つまり第3押圧部材33の移動量によって調整されるため、第2圧電素子18に印加する電圧を制御することで容易に制御できる。
[Discharge process]
Next, the control device applies a predetermined voltage to the second
Since the discharge amount is adjusted by the change in volume of the measurement space, that is, the movement amount of the third pressing
[バルブ切替&吸入工程]
所定量の液体吐出が完了したら、まず、第1圧電素子17への電圧印加を停止して、圧電素子17を元の長さ寸法に戻す。すると、変位部124が反時計方向に移動するため、その分、付勢手段15の付勢力で変位拡大板10が時計回り方向に回動する。
この変位拡大板10の時計回り方向に回動に伴い、図16に示すように、第1押圧部材31がダイアフラム50側に移動して押圧し、出口バルブが閉じられる。そして、この出口バルブが閉じられた後も変位部124は反時計方向に変位し、第2押圧部材32がダイアフラム50から離れる方向に移動するため、ダイアフラム50は凹部432から離れ、入口バルブが開かれる。従って、出口バルブが開から閉となり、入口バルブが閉から開となるため、バルブの切替が行われる。
[Valve switching & intake process]
When the discharge of a predetermined amount of liquid is completed, first, the voltage application to the first
As the
また、制御装置は、前記出口バルブが閉じられるタイミングに合わせて第2圧電素子18への電圧印加を停止する。すると、第2圧電素子18も元の長さ寸法に戻り、変位部134が反時計方向に変位することに伴い、第3押圧部材33がダイアフラム50から離れる方向に移動する。すると、第3押圧部材33で押圧されていたダイアフラム50が凹部433から離れて計量空間の容積が拡大する。この際、前述の通り、入口バルブも閉から開に切り替えられているので、第3押圧部材33の移動に伴って液体吸入ポート44から凹部433部分つまり計量空間内に液体が吸入される。
そして、各部材は、図1や図12に示す原点位置に戻る。
Further, the control device stops the voltage application to the second
And each member returns to the origin position shown in FIG.1 and FIG.12.
以上の動作を繰り返すことで、所定量ずつ液体が吐出される。また、液体の吐出量は、第2圧電素子18の伸長量つまり印加電圧値によって精度良く制御できる。
なお、各圧電素子17,18への電圧印加を無くすには、圧電素子17,18に電圧を印加するための端子間を短絡して放電すればよい。
By repeating the above operation, a predetermined amount of liquid is discharged. The liquid discharge amount can be accurately controlled by the extension amount of the second
In order to eliminate the voltage application to the
なお、第1圧電素子17に電圧を印加し、変位拡大板10が反時計方向に移動する際、第2圧電素子18には電圧を印加してもよいし、しなくてもよい。電圧を印加しなければ、第3押圧部材33も第1押圧部材31と同様に、ダイアフラム50から離れる方向に移動される。このため、第2圧電素子18に電圧を印加し、第3押圧部材33をダイアフラム50側に移動して液体を吐出する際に、わずかに吐出が遅れる可能性がある。
そこで、液体吐出を遅れなく行うために、第1圧電素子17に電圧を印加し、変位拡大板10が反時計方向に移動する際、変位拡大板10の回動に伴う第3押圧部材33の移動量を打ち消す分だけ、第2圧電素子18に電圧を印加して第3押圧部材33をダイアフラム50側に移動させ、ダイアフラム50に対する第3押圧部材33の位置を一定に保つように制御してもよい。
Note that when a voltage is applied to the first
Therefore, in order to discharge the liquid without delay, when the voltage is applied to the first
また、第3押圧部材33の移動によって液体吐出を完了する際に、第1圧電素子17への電圧印加を制御して第1圧電素子17の長さを縮小し、付勢手段15の付勢力で変位拡大板10を時計回り方向に回動し、第1押圧部材31を移動して出口バルブも同時に閉じるように制御してもよい。
Further, when the liquid ejection is completed by the movement of the third pressing
さらに、前記説明では、図14に示すように、バルブ切替を行った後に、第2圧電素子18に電圧を印加して第3押圧部材33を移動して液体吐出を行い、第2圧電素子18に印加する電圧値で第3押圧部材33の移動量を制御することで吐出量を調整していた。
これに対し、第1圧電素子17に電圧を印加してから第2圧電素子18に電圧を印加するまでの時間(タイミング)を調整することで、液体の吐出量を調整してもよい。
すなわち、第1圧電素子17に電圧を印加して第2押圧部材32が移動し始めた直後に、第2圧電素子18に電圧を印加して第3押圧部材33を移動させると、第2押圧部材32で入口バルブが閉じられる前に、第3押圧部材33がダイアフラム50を押圧し、計量空間の容積が小さくなる。そのため、入口バルブが閉じた際に各バルブ間に区画される液体の量は、第1圧電素子17に電圧を印加してから第2圧電素子18に電圧を印加するまでの時間が短いほど少なくなる。従って、これらの電圧印加タイミングによって液体の吐出量を調整できる。
なお、この場合、入口バルブが閉じて、代わりに出口バルブが開いた際には、前記第3押圧部材33で計量空間部分のダイアフラム50が押されている。このため、計量空間内の液体は、即座に、吐出流路451、吐出ポート45を介してノズル452から吐出される。従って、出口バルブが開いた際の負圧によって、ノズル452から液が吸い戻されることも防止できる。
Furthermore, in the above description, as shown in FIG. 14, after the valve is switched, a voltage is applied to the second
On the other hand, the liquid discharge amount may be adjusted by adjusting the time (timing) from when the voltage is applied to the first
That is, immediately after the voltage is applied to the first
In this case, when the inlet valve is closed and the outlet valve is opened instead, the
[メンテナンス]
液体吐出装置1を介して供給する液体の種類を変更するためや、1日の作業が終了した場合など、液体の流路を洗浄する場合には、ブロック取付ネジ62を回転させてステー63を各側板60の開口61内から外し、流路ブロック40およびダイアフラム50をポンプケース5から取り外せばよい。本実施形態においては、液に接するのは、流路ブロック40とダイアフラム50のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、他の部品は分解する必要が無く、メンテナンス作業も容易に行うことができる。
ダイアフラム50を交換する場合も同様の作業で容易に行うことができる。さらに、厚さ寸法の異なるダイアフラム50に交換する場合も、前記高さ調整シム24を適宜交換などすることで、ガイドブロック20と流路ブロック40間の間隔を調整すればよく、容易に行うことができる。
[maintenance]
In order to change the type of liquid supplied via the
The replacement of the
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)圧電素子17,18を利用してダイアフラム50を駆動して液体を吐出しているので、液体吐出装置1を小型、軽量、薄型化することができる。すなわち、サーボモータ、ソレノイド、カムなどの駆動機構を採用した場合に比べて、液体吐出装置1を容易に小型・軽量・薄型化できる。
従って、各種製品の生産ラインにおいて、接着剤や各種ペースト等の吐出に本実施形態の液体吐出装置1を利用する際にも、ロボットのアームに取り付けて、高速、高加速度で移動させることができ、生産ラインのタクトタイムの短縮を実現でき、生産性向上に寄与することができる。さらに、複数台の液体吐出装置1を並べて配置した場合もその配置スペースを小さくできる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the
Therefore, when using the
(2)圧電素子17,18は高速駆動が可能なため、例えば、1秒間に10〜100回以上の吐出動作が可能であり、エアシリンダ駆動に比べて高速に液体吐出動作を実現できる。さらに、圧電素子17,18は、エアシリンダ駆動に比べて発生力が大きいため、ノズル452を細くして抵抗が増えても液体を飛ばして吐出することができる。このため、例えば、0.01マイクロリットルの水でもきれいに飛ばすことができ、安定した動作を実現できる。
その上、各押圧部材31,32,33の動作は各圧電素子17,18への電圧制御でコントロールできるので、第2圧電素子18への電圧印加による吐出工程の終了時に、第1圧電素子17への電圧印加を制御して付勢手段15による第1押圧部材31の移動も同時に行って出口バルブを閉じる動作も同時に行うように制御することも容易に実行できる。そして、このような制御を行えば、吐出液の液切れを良くでき、液をきれいに飛ばすことができ、吐出量の精度を向上できかつ安定した吐出動作を実現でき、極微量の液体でも吐出できる。
(2) Since the
In addition, since the operation of each pressing
(3)吐出液の液量は、吐出工程における第3押圧部材33の移動量を第2圧電素子18に加える電圧値で調整することで容易に設定変更できる。このため、吐出動作中であっても1回の吐出動作毎の吐出量を自動的に調整することができる。従って、例えば、基板上に複数の電子部品を取り付ける工程において、各電子部品の取付場所毎に異なる液量の接着剤を塗布するために、基板上に吐出する液体の量を変更する場合や、複数の製品が混在して送られる生産ラインにおいて、製品毎に液体の吐出量を変更しなければならない場合でも、容易に対応でき、使い勝手のよい液体吐出装置1を提供できる。
(3) The liquid amount of the discharge liquid can be easily changed by adjusting the amount of movement of the third pressing
(4)2つの圧電素子17,18の動作によって、第2押圧部材32、第3押圧部材33の駆動を制御するとともに、圧電素子17,18を支持する変位拡大板10を付勢手段15で時計回り方向に付勢して第1押圧部材31をダイアフラム50側に移動させるとともに、第2押圧部材32がダイアフラム50を押圧した後も圧電素子17を伸長させることで、変位拡大板10を付勢手段15の付勢力に抗して反時計回り方向に回動し、第1押圧部材31がダイアフラム50から離れる方向に移動して第1押圧部材31の駆動を制御している。
このように、本実施形態では、付勢手段15によって変位拡大板10をケース4,5に対して回動自在に設け、かつ、第1押圧部材31をストロークの途中でダイアフラム50に押圧させ、その反力を利用することで、2本の圧電素子17,18の駆動を制御するだけで3つの部材(第1〜3押圧部材31,32,33)の駆動を制御できる。従って、3つの部材を3個の圧電素子で駆動する場合のように、圧電素子の配置や駆動制御が複雑になるという問題が生じることがなく、液体吐出装置1の製造コストも低減できる。
その上、圧電素子17,18が電圧印加で伸長した際に、変位部124,134とともに圧電素子17,18自体も傾斜するように構成したので、第1変位拡大部120、第2変位拡大部130の構成を非常にシンプルにでき、製造も容易でかつ、コストも低減できる。
(4) The driving of the second pressing
Thus, in the present embodiment, the
In addition, since the
(5)変位拡大板10は、軸11を中心に回動させているので、スライド移動させる場合に比べて位置決め精度を容易に向上でき、組立性も向上できる。
(5) Since the
(6)圧電素子17,18が固定される変位拡大板10を一体成形したので、各圧電素子17,18の伸縮に対応する変位部124,134の変位量を精度良く設定できる。このため、各第1〜3押圧部材31,32,33の移動量を精度よく設定でき、微量の液体であっても高精度に吐出できる。
(6) Since the
(7)各圧電素子17,18への印加電圧を「0」にした際に、液体吐出装置1が原点状態(停止状態)となるように設定したので、動作停止中に圧電素子17,18が発熱して温度が上昇することがない。このため、圧電素子17,18が温度変化の影響を受けてその変位量がばらつくことを防止でき、圧電素子17,18の変位量の精度つまり液体の吐出量の精度を向上できる。
(7) Since the
(8)本実施形態では、第3押圧部材33のストロークのみで液体の吐出量が設定されるため、外気温などによってケース4,5等が膨張しても吐出量の精度はその影響を受けず、極微量であっても精度の高い液量を吐出できる。
(8) In this embodiment, since the liquid discharge amount is set only by the stroke of the third pressing
(9)高粘度の液体を高速で吐出するには、液体を高圧で押し出す必要があるが、駆動源として圧電素子17,18の機械的な駆動力を用いているので、エアシリンダを駆動源とした場合に比べて、駆動力が高くなり、液体を高速で吐出できる。
また、液体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、液体吐出装置1の外部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。
液体吐出装置1には、チェック弁を設けていないので、液体を加圧して送ることができる。従って、粘性の高い液体であっても液体吐出装置1内への供給が容易である。
(9) In order to eject a high-viscosity liquid at high speed, it is necessary to extrude the liquid at a high pressure. However, since the mechanical driving force of the
Further, since the liquid can be discharged from above the adherend such as the substrate, it is possible to confirm whether or not the discharge has been performed by providing a sensor such as an infrared ray outside the
Since the
(10)さらに、圧電素子17,18に電圧を印加していない場合には、付勢手段15の付勢力で変位拡大板10を付勢して第1押圧部材31で押圧してダイアフラム50を凹部431に密着させているので、出口バルブは付勢手段15のバネ力で閉じられる。このため、ダイアフラム50の厚さ寸法にバラツキがあったり、凹部形成面43の位置が多少変化したとしても、前記付勢手段15によってダイアフラム50が凹部形成面43に当接するまで付勢されるため、確実に出口バルブを閉じることができる。
すなわち、出口バルブは、電圧を印加しないときにバルブが閉じるノーマリークローズタイプのバルブとすることができる。また、バルブが閉じられている際のダイアフラム50の凹部形成面43への当接力も付勢手段15のばね力のみで設定でき、出口バルブのクローズ状態を安定して維持できる。
(10) Further, when no voltage is applied to the
That is, the outlet valve can be a normally closed type valve that closes when no voltage is applied. Further, the contact force of the
(11)また、ダイアフラム50を凹部形成面43に押し付ける力を付勢手段15のばね力のみで設定できるため、例えば、洗浄のためにダイアフラム50や流路ブロック40を取り外して再度取り付けた際に、その取付位置が微妙に異なる場合があるが、そのような微差があっても前記付勢手段15でダイアフラム50を凹部形成面43に押し付けているので、ダイアフラム50の押し付け力をほぼ一定にでき、この点でも出口バルブを安定して閉じておくことができる。このため、ダイアフラム50の交換作業も容易に行うことができる。特に、接液部分であるダイアフラム50は消耗品でもあるため、交換作業は必須であるが、その作業が容易に行えるため、メンテナンス性も向上できる。
(11) Since the force for pressing the
(12)液に接するのは、流路ブロック40とダイアフラム50のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、ケース4,5内部は分解する必要が無く、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
また、ブロック取付ネジ62を用いて流路ブロック40をポンプケース5に押し付けて取り付けているので、ブロック取付ネジ62を回転してステー63を側板60から取り外すことで、流路ブロック40やダイアフラム50を取り出せばよいため、メンテナンス作業をより一層容易に行うことができる。
(12) Since only the flow path block 40 and the
Further, since the flow path block 40 is pressed against the
(13)圧電素子17,18に電圧を印加して伸長させない限り、付勢手段15の付勢力が変位拡大板10の各ヒンジ部121,122,125,131,132,135や、圧電素子17,18に加わることがなく、ヒンジ部121,122,125,131,132,135や圧電素子17,18に付勢手段15の付勢力が加わることによる影響を軽減できる。
(13) Unless a voltage is applied to the
(14)出口バルブが閉じている状態では、第2押圧部材32が伸長してダイアフラム50を押圧して入口バルブを閉じてから、第1押圧部材31によって出口バルブが開かれ、逆に、入口バルブが閉じている状態では、第2押圧部材32が縮小して出口バルブが閉じられてから、第2押圧部材32によって入口バルブを開かれる。このため、一方のバルブは必ず閉じられた状態にあり、液体吸入ポート44と液体吐出ポート45とが直接連通されることはなく、ポンプ動作を確実に実現できる。
(14) When the outlet valve is closed, the second pressing
(15)バネ押し部材158を操作することでコイルバネ157による付勢力を解除することができるため、ガイドブロック20から押圧部材31〜33が突出していない状態でダイアフラム50をセッティングできる。このため、押圧部材31〜33が突出した状態でダイアフラム50をセットしていたために、ダイアフラムをセットしにくかった従来のダイアフラムポンプに対し、本実施形態の液体吐出装置1は、ダイアフラム50を平らにセットできるので、ダイアフラム50を容易に取り付けることができ、ダイアフラム50の交換作業も簡単に行うことができる。
さらに、液体吐出装置1を使用していない際に、前記コイルバネ157による付勢力を解除しておけば、ダイアフラム50に押圧部材31〜33による押圧力が加わることを解除できる。このため、ダイアフラム50が押圧部材31〜33で常時押圧されている場合には、ダイアフラム50に永久変形が生じ、ダイアフラム50を交換する期間も短縮されてしまうが、本実施形態では液体吐出装置1の未使用時には押圧部材31〜33による押圧力が加わることがなく、ダイアフラム50も永久変形し難くできる。このため、ダイアフラム50を交換するまでの期間も長くでき、ダイアフラム50の交換コストも低減できる。
(15) Since the urging force by the
Further, when the urging force by the
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態について図17〜19を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には適宜同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第2実施形態の液体吐出装置1Bは、ダイアフラム50の代わりにチューブ70を用いたチューブポンプである。そして、チューブ70を押圧するための第1〜3押圧部材31B〜33Bや、変位拡大板10B、付勢手段15Bの構成や形状は前記第1実施形態と相違する部分もあるが、その動作は前記第1実施形態と同様のものである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following embodiments, the same or similar configurations as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals as appropriate, and description thereof is omitted or simplified.
The
変位拡大板10Bは、前記変位拡大板10とほぼ同じ構成である。但し、第1ヒンジ部121B,131Bは、第1実施形態の第1ヒンジ部121,131よりも第2ヒンジ部122,132に近接して設けられ、第3ヒンジ部125B,135Bは、第1実施形態の第3ヒンジ部125,135よりも変位部124B,134Bから離れて設けられている。
このため、圧電素子17,18が同じ寸法分伸長した場合でも、前記ヒンジ部の位置関係によって第2実施形態の変位部124B,134Bおよび圧電素子17,18のほうが傾斜角度が大きく、その分、第2,3押圧部材32B,33Bの移動量も大きくなるように構成されている。
また、アーム部112Bおよび各変位部124B,134Bにおいて、第1〜3押圧部材31B〜33Bに当接する部分は円弧状の凹部とされている。
The
For this reason, even when the
Moreover, in the
一方、チューブ70を押圧する第1〜3押圧部材31B〜33Bは、押しロッド315,325,335と、チューブ押し部材316,326,336と、押しロッド315,325,335およびチューブ押し部材316,326,336を接続する接続ロッド317,327,337と、バネ座318,328,338と、押しロッド315,325,335およびバネ座318,328,338間に配置された戻しバネ319,329,339とを備えて構成されている。
On the other hand, the first to third
ここで、チューブ押し部材316,326,336は、板状に形成され、チューブ70を確実に押圧できるように構成されている。
また、押しロッド315,325,335において、アーム部112Bおよび各変位部124B,134Bに当接する部分は、アーム部112B、変位部124B,134Bが配置される溝が形成され、その溝の底面は円弧状に形成されて前記アーム部112Bおよび各変位部124B,134Bの凹部に当接されている。
Here, the
Further, in the
また、ポンプケース5Bには一対のチューブ受け取付板71が固定され、この取付板71にはチューブ受けブロック72が取付ネジ73で固定されている。このチューブ受けブロック72を挟んで一対のチューブセット74が配置され、チューブ70が挿通されている。
A pair of tube
さらに、付勢手段15Bは、バネケース151B、連結部材153B、調整バネ座155B、コイルバネ157、バネ押し部材158Bで構成されている。
このような付勢手段15Bでは、バネケース151B内に螺合されたバネ押し部材158Bを回して、その軸方向の位置を調整することで、連結部材153Bおよび調整バネ座155B間の間隔を調整し、コイルバネ157による付勢力を調整することができる。
Further, the biasing means 15B includes a
In such an urging means 15B, the distance between the connecting
このような構成の液体吐出装置1Bにおいても、付勢手段15Bの付勢力および圧電素子17,18の動作により、各第1〜3押圧部材31B〜33Bを進退移動させることができ、チューブ70を順次押圧して液体吐出を実現できる。
例えば、第1押圧部材31Bで出口バルブを開閉し、第2押圧部材32Bで入口バルブを開閉し、第3押圧部材33Bで各バルブ間のチューブつまり計量室を押圧するように設定すれば、前記第1実施形態と同じ動作で液体を順次吐出することができる。
Also in the
For example, if the first pressing
このような第2実施形態の液体吐出装置1Bにおいても前記第1実施形態の液体吐出装置1と同様の作用効果を奏することができる。
The
なお、本発明は前記第1,2実施形態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。
[第1変形例]
例えば、前記第1,2実施形態では、変位拡大板10,10Bを、軸11を中心に回動自在に配置していたが、スライド移動可能に設けてもよい。例えば、図20に示すように、ダイアフラムポンプである液体吐出装置1Cにおいて、変位拡大板10を案内するガイドレール80を設け、かつ、ケース4および変位拡大板10間に、変位拡大板10をダイアフラム50側に付勢する付勢手段としてのバネ81を設ければよい。このような液体吐出装置1Cにおいても、圧電素子17,18に電圧を印加していない状態では、バネ81の付勢力で変位拡大板10がダイアフラム50に移動し、第1押圧部材31でダイアフラム50を押圧して出口バルブを閉じた状態にできる。また、圧電素子17に電圧を印加した場合には、変位部124の変位に応じて移動する第2押圧部材32がダイアフラム50を押圧することで入口バルブが閉じられた後、さらに圧電素子17が伸長することによる反力で、前記バネ81の付勢力に抗して変位拡大板10がダイアフラム50から離れる方向に移動されるため、第1押圧部材31をダイアフラム50から離れる方向に移動させて入口バルブを開くことができる。そして、この状態で第2圧電素子18に電圧を印加して伸長させれば、第3押圧部材33でダイアフラム50を押圧し、液体を吐出できる。従って、前記第1実施形態と同様の動作で液体吐出を行うことができ、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
In addition, this invention is not limited to the structure of the said 1st, 2nd embodiment, The deformation | transformation of the range which can achieve the objective of this invention is included in this invention.
[First Modification]
For example, in the first and second embodiments, the
[第2変形例]
また、前記第2実施形態の液体吐出装置1Bでは、2つの圧電素子17,18を設けて3つの押圧部材31B〜33Bを動作させていたが、チューブを用いた場合、第3押圧部材33Bを設けなくても液体吐出動作が可能である。すなわち、図21に示すように、液体吐出装置1Dとして、第2圧電素子18および第2変位拡大部130を設けずに、1つの圧電素子17、変位拡大部120、本体部110によって、2つの押圧部材31B,32Bを駆動するように構成してもよい。
このような液体吐出装置1Dでは、第1押圧部材31Bおよび第2押圧部材32Bの一方を、液体吐出装置1Dの出口バルブとし、他方を、液体吐出装置1Dの入口バルブとすれば、チューブ70内に液体を圧送し、各バルブの開閉を切り替えることで液体吐出動作を実現できる。
例えば、第1押圧部材31Bを出口バルブとし、第2押圧部材32Bを入口バルブとすれば、圧電素子17に電圧を印加していない状態では付勢手段15Bの付勢力によって第1押圧部材31Bがチューブを押しつぶし、出口バルブを閉じた状態に維持し、一方、第2押圧部材32Bは入口バルブを開いた状態に維持する。この状態でチューブ70内に液体を圧送すれば、出口バルブが塞がれているため、出口バルブの上流側(入口バルブ側)のチューブ70がふくらみ、液体が貯められる。そして、圧電素子17に電圧を印加して圧電素子17を伸長させ、第2押圧部材32Bを移動してチューブ70を押しつぶして入口バルブを閉じれば、入口バルブおよび出口バルブ間の膨らんだチューブ70内に液体が区画される。さらに、圧電素子17への電圧印加を継続し、圧電素子17を伸長させると、第2押圧部材32Bはチューブ70を押しつぶしていてそれ以上移動できないため、本体部110および第1押圧部材31Bが前記付勢手段15Bの付勢力に抗してその付勢方向とは逆方向に移動し、第1押圧部材31Bで塞がれていた出口バルブが開かれる。すると、液体で膨らんでいたチューブ70が自身の弾性力で元の状態に戻ろうとするため、その内部の液体が吐出バルブから吐出される。
次に、圧電素子17への電圧印加を中止して圧電素子が元の状態に縮小すると、前記付勢手段15Bの付勢力で第1押圧部材31Bがチューブ70を押しつぶし、出口バルブが閉じられる。さらに、第2押圧部材32Bが元の位置に戻るため、チューブ70を開放し、入口バルブが開かれる。従って、液体吐出装置1Dでは、2つの押圧部材31B,32Bを動作させても液体吐出動作を実現できる。
[Second Modification]
In the
In such a
For example, if the first pressing
Next, when the voltage application to the
[第3変形例]
また、前記各実施形態では、変位部124,134に第3ヒンジ部125,135および圧電素子第2端部取付部126,136を設け、この取付部123,126にスペーサ127,137を介して圧電素子17,18を取り付けていた。これに対し、図22に示すように、第3ヒンジ部125,135を設けずに、変位部124A,134Aにスペーサ127,137を介して圧電素子17,18を取り付けてもよい。このような構成においても、第1ヒンジ部121,131、第2ヒンジ部122,132が形成されているため、圧電素子17,18が伸長するとヒンジ部121,122,131,132が弾性変形し、変位部124A,134Aおよび圧電素子17,18が傾き、各押圧部材31A〜33Aがダイアフラム50側に移動する。
さらに、図22に示すように、ポンプケース5およびガイドブロック20A間にコイルバネ241を配置し、このコイルバネ241の付勢力によってダイアフラム50を凹部形成面43に密着させてもよい。この場合、コイルバネ241の付勢力によって、ダイアフラム50を凹部形成面43に密着させる力を容易に設定することができる。また、ダイアフラム50の厚み寸法がばらついていても、そのばらつきをコイルバネ241で吸収してダイアフラム50を凹部形成面43に確実に密着できる。
また、前記実施形態では、押圧ロッド311,321,331の長さが異なっていたが、図22に示すように、同じ長さの押圧ロッドを用いてもよい。この場合、第1〜3押圧部材31A,32A,33Aのサイズおよび形状を同一にでき、部品種類を少なくできる。
さらに、前記実施形態では、押圧部材31,32をアーム部112、変位部134に直接当接させていたが、その構成に限らない。例えば、図22に示すように、アーム部112A、変位部134Aにキャップ部材141を取り付け、このキャップ部材141に押圧部材31A,32Aを当接させてもよい。すなわち、キャップ部材141は、第1の端部が開口され、第2の端部が閉塞された筒状部材で構成されている。そして、キャップ部材141内部に接着剤142を充填後、アーム部112A、変位部134Aに形成された挿入部143をキャップ部材141内部に挿入し、キャップ部材141の位置を調整する。図22では、変位部124Aおよびキャップ部材141において、押圧部材31A,32A,33Aに当接する各面が揃うように、キャップ部材141の位置を調整し、接着剤142で固定している。このような構成であれば、変位拡大板10のアーム部112A、変位部124A,134Aの寸法精度が低い場合でも、キャップ部材141の取付位置を調整することで、変位部124Aおよびキャップ部材141に当接する押圧部材31A,32A,33Aの位置ずれを防止できる。
[Third Modification]
In each of the above embodiments, the
Furthermore, as shown in FIG. 22, a
Moreover, in the said embodiment, although the length of the press rod 311,321,331 differs, as shown in FIG. 22, you may use the press rod of the same length. In this case, the size and shape of the first to third
Furthermore, in the said embodiment, although the
[第4変形例]
前記各実施形態や変形例では、ケース5に対して変位拡大板10,10Bを軸11および軸受12で回転可能に支持したり、ガイドレール80でスライド可能に支持している。この場合、軸11および軸受12部分や、ピン113および連結部材153部分の転がり部や、ガイドレール80部分の滑り部等の音の発生原因となる部分が存在する。このため、例えば、薬液バッグ等の容器に収容された薬液を、チューブを介して人体等へ輸送する医療用の点滴装置等に用いられる輸液ポンプでは、音の発生は点滴装置を使用している病人などにとって煩わしく、負担となるおそれがある。
そこで、本変形例の液体吐出装置1Eでは、図23に示すように、変位拡大板10E自体にバネ部を形成し、転がり部や滑り部を無くして音の発生を低減したものである。なお、本変形例では、液体吐出装置1Eとしてチューブ70を用いたチューブポンプを例示している。
[Fourth Modification]
In each of the above-described embodiments and modifications, the
Therefore, in the
液体吐出装置1Eは、図24の底面図にも示すように、一対の側板201を備えており、この側板201間にスペーサ202を介して変位拡大板10Eがねじ止めされている。
変位拡大板10Eは、図22に示す変位拡大板10と同様に、本体部110と、第1変位拡大部120と、第2変位拡大部130とを備えて構成されている。
本体部110は、変位拡大板10の上部に設けられた基端部111と、この基端部111の一方の端部側から下方に向かって延長されたアーム部112Aとを備える。さらに、本体部110は、基端部111の他方の他端部から上方側に連続して形成されたバネ部114と、バネ部114に連続して形成された固定部115とを備えて形成されている。
As shown also in the bottom view of FIG. 24, the
Similar to the
The
バネ部114は、互い違いに切れ込みが形成されてジグザグ形状に形成されている。また、固定部115には、複数のネジ穴116が形成されている。そして、変位拡大板10Eは、固定部115に対応して設けられるスペーサ202間に配置され、側板201からスペーサ202を介して前記ネジ穴116にネジ203をねじ込むことで固定されている。
The
アーム部112Aの挿入部143には、第1押圧部材である出口フィンガ231がエポキシ等の接着剤142で接着されている。
第1変位拡大部120の変位部124Aには、第2押圧部材である入口フィンガ232がスプリングピンで固定されている。
第2変位拡大部130の変位部134Aの挿入部143には、第3押圧部材である計量フィンガ233が接着剤142で接着されている。
An
An
A measuring
出口フィンガ231、入口フィンガ232は、図24にも示すように、平板状に形成され、その先端は図23に示すように断面山形に形成され、チューブ70を容易に押し潰すことができるように構成されている。
一方、計量フィンガ233の先端は、平らに形成されてチューブ70に当接する面積が他のフィンガ231,232に比べて大きく設定されている。このため、計量フィンガ233でチューブ70を押した際に、比較的大きな面積でチューブ70を押すことができる。
As shown in FIG. 24, the
On the other hand, the tip of the measuring
各側板201には、一対のチューブガイド205がネジ止めされている。各チューブガイド205は、略板状に形成され、図23に示すように、上下方向に所定間隔離れて配置されて側板201に固定されている。このチューブガイド205には、チューブ70を案内するガイド溝205Aが形成されている。
チューブガイド205間には、チューブ押さえ206が配置されている。このチューブ押さえ206および各チューブガイド205には、シャフト207が架け渡されている。このため、チューブ押さえ206は、シャフト207を回転軸として回転可能とされている。また、チューブ押さえ206のシャフト207が配置された側とは反対側にはローレットネジ208が取り付けられている。このローレットネジ208は、チューブ押さえ206を貫通して、図示略のナットブロックにねじ込まれている。ナットブロックは側板201に固定されており、ローレットネジ208を締め付けると、チューブ押さえ206は図23,24に示すように、チューブ70を押さえて所定位置に配置できる。また、ローレットネジ208を外すと、チューブ押さえ206を回動できるため、チューブ70のセットや取り外しを容易に行うことができる。
A pair of tube guides 205 are screwed to each
A
本変形例では、各圧電素子17,18に電圧を印加していない初期状態では、出口フィンガ231のみがチューブ70を押し潰している。この際、変位拡大板10Eのバネ部114が撓んで、出口フィンガ231に付勢力が加わり、チューブ70を押圧するように、変位拡大板10Eの取付位置や、出口フィンガ231の取付位置が調整されている。
従って、前記実施形態と同様に、各圧電素子17,18に適宜電圧を印加して、各フィンガ231〜233を移動することで、液体の吐出が行われる。
In this modification, only the
Accordingly, as in the above-described embodiment, liquid is ejected by applying appropriate voltages to the
本変形例によれば、変位拡大板10Eに直接バネ部114を形成し、転がり部やすべり部を無くしているので、液体吐出装置1Eの駆動時の音の発生を非常に小さくできる。このため、患者に対する輸液ポンプとして本変形例を用いれば、作動音を非常に小さくできる。
また、バネ部114が設けられているので、チューブ70に対して過剰な押圧力が加わることも防止でき、チューブ70の長寿命化を図ることができる。
According to this modification, since the
Further, since the
[第5変形例]
第5変形例の液体吐出装置1Fは、図25〜28に示すように、第4変形例の液体吐出装置1Eに対し、計量フィンガ233を1つから2つに増やして計量室の容量を増やした点が相違する。そして、変位拡大板は、出口フィンガ231および入口フィンガ232を駆動するバルブ用の変位拡大板10Fと、2つの計量フィンガ233を駆動する計量用の変位拡大板10Gとを備えている。
変位拡大板10Fは、第2変位拡大部130を備えていない点を除き、前記変位拡大板10Eと同様の構成である。
従って、初期状態では、バネ部114により出口フィンガ231がチューブ70を押し潰している。また、圧電素子17が電圧印加により伸長すると、変位部124Aが傾いて入口フィンガ232をチューブ70側に移動する。入口フィンガ232がチューブ70を押し潰してそれ以上移動できない状態でさらに圧電素子17が伸長すると、その反作用でバネ部114が撓み、アーム部112Aおよび出口フィンガ231がチューブ70から離れる方向に移動する。
また、圧電素子17が電圧印加停止により元の長さに戻ると、バネ部114の付勢力によって出口フィンガ231がチューブ70を押し潰し、入口フィンガ232がチューブ70を開放して元の状態に戻る。
[Fifth Modification]
As shown in FIGS. 25 to 28, the
The
Therefore, in the initial state, the
Further, when the
変位拡大板10Gは、本体部250と、第1変位拡大部260と、第2変位拡大部270とを備えている。本体部250は、スペーサ202を介して側板201に固定されている。
各変位拡大部260,270は、それぞれ、第1ヒンジ部261,271と、第2ヒンジ部262,272と、圧電素子263,273と、変位部264,274とを備えている。
変位部264には、スプリングピンにより第1の計量フィンガ233が取り付けられている。また、変位部274には挿入部143が形成され、接着剤142により第2の計量フィンガ233が固定されている。なお、変位拡大板10Gは、各計量フィンガ233を駆動する圧電素子263,273をそれぞれ設けているので、各計量フィンガ233をチューブ70に押圧するための付勢力を加える必要が無く、変位拡大板10Fのようにバネ部114を設ける必要がない。
従って、各圧電素子263,273に電圧を印加すれば、各計量フィンガ233は互いに独立して移動する。従って、計量室の容積の変化量に応じて各計量フィンガ233の移動量を個別に調整すればよい。例えば、吐出量が小さい場合は、一方の計量フィンガ233のみを移動し、吐出量が大きくなった場合は、両方の計量フィンガ233を移動するように制御してもよい。
The
Each
A
Therefore, when a voltage is applied to each
本変形例によっても、変位拡大板10Fにバネ部114を設けているので、液体吐出装置1Fの動作音を非常に小さくできる。
また、複数の計量フィンガ233を配置駆動できるので、計量フィンガ233が1つの場合に比べて計量室の変化量つまりは吐出量の増加させることができる。
Also according to this modification, since the
Further, since the plurality of measuring
[他の変形例]
さらに、本発明は前記各実施形態や各変形例に限定されない。
例えば、ダイアフラムポンプやチューブポンプなどの液体吐出装置1〜1Fにおける変位拡大板、付勢手段、押圧部材、流路ブロック等の形状、構成などは前記実施形態のものに限定されず、実施にあたって適宜設定すればよい。
また、前記実施形態では、付勢手段15,15Bで付勢される第1押圧部材31,31Bで出口バルブを開閉し、圧電素子17で移動される第2押圧部材32,32Bで入口バルブを開閉していたが、逆に、第1押圧部材31,31Bで入口バルブを開閉し、第2押圧部材32,32Bで出口バルブを開閉するように構成してもよい。
[Other variations]
Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments and modifications.
For example, the shape and configuration of the displacement enlarging plate, the urging means, the pressing member, the flow path block, etc. in the
In the embodiment, the outlet valve is opened and closed by the first pressing
前記実施形態では、各圧電素子17,18は印加電圧値で制御していたが、例えば、変位拡大板10,10Bの変位部分に歪みゲージを設けたり、押圧部材の位置を検出するセンサなどを設けて、駆動状態を検出し、その検出値に基づいてフィードバック制御を行うように設定してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、本発明の液体吐出装置は、電子部品の製造装置に組み込んで利用してもよい。すなわち、電子部品の製造装置は、前述の液体吐出装置と、この液体吐出装置に液体を供給する液体供給手段と、前記液体吐出装置の駆動手段を制御する制御装置とを備えて構成され、前記液体供給手段から供給される液体を前記液体吐出装置を介してノズル452から吐出して電子部品を製造するものとすればよい。
このような電子部品の製造装置では、極微量の液体を精度良く移送できる前述の液体吐出装置を用いているので、前記ノズル452から極微量の液体を高精度に吐出できる。
Further, the liquid ejection apparatus of the present invention may be used by being incorporated in an electronic component manufacturing apparatus. That is, an electronic component manufacturing apparatus includes the above-described liquid ejection device, a liquid supply unit that supplies a liquid to the liquid ejection device, and a control device that controls a driving unit of the liquid ejection device. The liquid supplied from the liquid supply means may be discharged from the
In such an electronic component manufacturing apparatus, the above-described liquid discharge device that can accurately transfer a very small amount of liquid can be used, so that a very small amount of liquid can be discharged from the
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記液体吐出装置の駆動源だけでなく、様々な機械の駆動源として利用できる。すなわち、圧電駆動装置は、複数の被駆動体を駆動する駆動源として広く利用できる。特に、一方の被駆動体は、付勢手段の付勢力で移動されるとともに、他方の被駆動体が圧電素子の伸長に伴って移動して対象物に当接した際に、その反力で前記付勢手段の付勢方向とは逆方向に移動されるため、各被駆動体を交互に駆動するような駆動源に特に適している。また、圧電駆動装置は、圧電素子を用いており、かつ、変位拡大機構によってある程度の変位量を確保できるため、小型の機器の駆動源に適している。 Furthermore, the piezoelectric drive device of the present invention can be used not only as a drive source for the liquid ejection device but also as a drive source for various machines. That is, the piezoelectric drive device can be widely used as a drive source for driving a plurality of driven bodies. In particular, one driven body is moved by the urging force of the urging means, and when the other driven body moves with the expansion of the piezoelectric element and comes into contact with the object, the reaction force Since it is moved in the direction opposite to the urging direction of the urging means, it is particularly suitable for a drive source that drives each driven body alternately. In addition, since the piezoelectric driving device uses a piezoelectric element and can secure a certain amount of displacement by the displacement magnifying mechanism, the piezoelectric driving device is suitable as a driving source for a small device.
1,1B,1C,1D,1E,1F…液体吐出装置、2…圧電駆動装置、3…ポンプ部、4…駆動部ケース、5…ポンプケース、6…駆動装置本体、10,10B…変位拡大板、11…軸、15,15B…付勢手段、17…第1圧電素子、18…第2圧電素子、20…ガイドブロック、24…高さ調整シム、31,31B…第1押圧部材、32,32B…第2押圧部材、33,33B…第3押圧部材、40…流路ブロック、43…凹部形成面、44…液体吸入ポート、45…液体吐出ポート、50…ダイアフラム、60…側板、62…ブロック取付ネジ、63…ステー、70…チューブ、71…チューブ受け取付板、72…チューブ受けブロック、80…ガイドレール、81…付勢手段であるバネ、110…本体部、111…基端部、112,112B…アーム部、120…第1変位拡大部、130…第2変位拡大部、121,122,125,131,132,135…ヒンジ部、157…コイルバネ、311,321,331…押圧ロッド、312,322,332…ロッド受、313,323,333…戻しバネ、315,325,335…ロッド、317,327,337…接続ロッド、319,329,339…戻しバネ、431〜433…凹部、441…吸入流路、451…吐出流路、452…ノズル。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記駆動装置本体は、
変位拡大板と、付勢手段と、前記変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備え、
前記変位拡大板は、
前記ケースに対して回動自在またはスライド移動自在に取り付けられかつ前記付勢手段によって付勢された本体部と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際には、その変位を拡大し、前記本体部に対して圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される変位拡大部とを備え、
前記圧電素子に電圧が印加されていない状態では、前記付勢手段で付勢された本体部によって第1の被駆動体が移動され、
前記圧電素子に電圧が印加されると、前記変位拡大部によって第2の被駆動体が移動され、
第2の被駆動体が対象物に当接した状態からさらに圧電素子に電圧を印加して変位拡大部の変位を拡大させると、前記付勢手段の付勢力に抗して本体部および第1の被駆動体が前記付勢手段の付勢力で移動される方向とは逆方向に移動されることを特徴とする圧電駆動装置。 A case, and a drive device body provided to be movable with respect to the case;
The drive device body is
A displacement magnifying plate, biasing means, and a piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate,
The displacement enlarging plate is
A main body attached to the case so as to be rotatable or slidable and urged by the urging means;
When the piezoelectric element is expanded by applying a voltage to the piezoelectric element, the displacement is expanded, and a displacement expanding portion that is displaced in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element with respect to the main body portion,
In a state where no voltage is applied to the piezoelectric element, the first driven body is moved by the main body portion biased by the biasing means,
When a voltage is applied to the piezoelectric element, the second driven body is moved by the displacement enlarging unit,
When a voltage is further applied to the piezoelectric element from the state in which the second driven body is in contact with the object to increase the displacement of the displacement expanding portion, the main body portion and the first portion are resisted against the biasing force of the biasing means. The piezoelectric driving apparatus is characterized in that the driven body is moved in a direction opposite to the direction in which the driven body is moved by the urging force of the urging means.
前記圧電素子は、第1圧電素子および第2圧電素子を備え、
前記変位拡大部は、
前記第1圧電素子の伸長に伴い、前記本体部に対して第1圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される第1変位拡大部と、
前記第2圧電素子の伸長に伴い、前記本体部に対して第2圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される第2変位拡大部とを備え、
前記本体部で第1被駆動体が移動され、
前記第1変位拡大部で第2被駆動体が移動され、
前記第2変位拡大部で第3被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 1,
The piezoelectric element includes a first piezoelectric element and a second piezoelectric element,
The displacement enlargement part is
Along with the extension of the first piezoelectric element, a first displacement expansion part that is displaced in a direction orthogonal to the extension direction of the first piezoelectric element with respect to the main body part,
Along with the extension of the second piezoelectric element, a second displacement expansion part that is displaced in a direction perpendicular to the extension direction of the second piezoelectric element with respect to the main body part,
The first driven body is moved in the main body,
A second driven body is moved by the first displacement enlargement unit;
A piezoelectric driving device, wherein a third driven body is moved by the second displacement enlarging portion.
前記本体部は、基端部と、この基端部から延長されたアーム部とを備えて平面略L字状に形成され、
前記変位拡大部は、
前記本体部の基端部から連続して形成され、かつ互いに平行に配置された第1ヒンジ部および第2ヒンジ部と、
前記第1ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、
前記第2ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の長手方向に沿ってかつ前記圧電素子の第2の端部側まで延長された変位部と、
前記変位部から圧電素子の第2の端部側に向かって形成された第3ヒンジ部と、
前記第3ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた圧電素子第2端部取付部と備えて形成され、
前記アーム部、圧電素子、変位部は略平行に配置されていることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to claim 1 or 2,
The main body portion includes a base end portion and an arm portion extended from the base end portion, and is formed in a substantially plane L shape.
The displacement enlargement part is
A first hinge part and a second hinge part, which are continuously formed from the base end part of the main body part and arranged in parallel to each other;
A piezoelectric element first end attaching portion formed continuously with the first hinge portion and having the first end of the piezoelectric element attached thereto;
A displacement part formed continuously with the second hinge part and extending along the longitudinal direction of the piezoelectric element and to the second end side of the piezoelectric element;
A third hinge portion formed from the displacement portion toward the second end side of the piezoelectric element;
A piezoelectric element second end mounting portion formed continuously with the third hinge portion and having the second end portion of the piezoelectric element attached thereto;
The piezoelectric drive device, wherein the arm portion, the piezoelectric element, and the displacement portion are arranged substantially in parallel.
前記本体部は、基端部と、この基端部から延長されたアーム部とを備えて平面略L字状に形成され、
前記変位拡大部は、
前記本体部の基端部から連続して形成され、かつ互いに平行に配置された第1ヒンジ部および第2ヒンジ部と、
前記第1ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、
前記第2ヒンジ部に連続して形成されて前記圧電素子の長手方向に沿ってかつ前記圧電素子の第2の端部側まで延長されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた変位部とを備えて形成され、
前記アーム部、圧電素子、変位部は略平行に配置されていることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to claim 1 or 2,
The main body portion includes a base end portion and an arm portion extended from the base end portion, and is formed in a substantially plane L shape.
The displacement enlargement part is
A first hinge part and a second hinge part, which are continuously formed from the base end part of the main body part and arranged in parallel to each other;
A piezoelectric element first end attaching portion formed continuously with the first hinge portion and having the first end of the piezoelectric element attached thereto;
Displacement formed continuously with the second hinge portion and extending along the longitudinal direction of the piezoelectric element and extending to the second end side of the piezoelectric element to which the second end portion of the piezoelectric element is attached And formed with a portion,
The piezoelectric drive device, wherein the arm portion, the piezoelectric element, and the displacement portion are arranged substantially in parallel.
前記各被駆動体は、ガイドブロックに案内され、かつ、前記付勢手段の付勢力で移動される方向およびその方向とは反対方向に移動可能に設けられた押圧部材で構成され、
前記付勢手段による付勢力を解除する付勢力解除手段と、
前記ガイドブロックに対して前記押圧部材を、前記付勢手段の付勢力で移動される方向とは反対方向に付勢し、前記付勢手段による付勢力が解除された際には、各押圧部材の先端がガイドブロックの端面から突出しない位置まで各押圧部材を移動する戻しバネと、
を備えることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 4,
Each of the driven bodies is constituted by a pressing member that is guided by a guide block and that is provided so as to be movable in a direction opposite to the direction moved by the urging force of the urging means,
Urging force releasing means for releasing the urging force by the urging means;
When the pressing member is urged against the guide block in a direction opposite to the direction moved by the urging force of the urging means, and the urging force by the urging means is released, each pressing member A return spring that moves each pressing member to a position where the tip of the guide block does not protrude from the end face of the guide block;
A piezoelectric drive device comprising:
前記駆動装置本体は、
変位拡大板と、前記変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備え、
前記変位拡大板は、
前記ケースに対して固定された固定部と、
固定部からバネ部を介して連続して設けられた本体部と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際には、その変位を拡大し、前記本体部に対して圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位される変位拡大部とを備え、
前記圧電素子に電圧が印加されていない状態では、前記バネ部で付勢された本体部によって第1の被駆動体が移動され、
前記圧電素子に電圧が印加されると、前記変位拡大部によって第2の被駆動体が移動され、
第2の被駆動体が対象物に当接した状態からさらに圧電素子に電圧を印加して変位拡大部の変位を拡大させると、前記バネ部の付勢力に抗して本体部および第1の被駆動体が前記バネ部の付勢力で移動される方向とは逆方向に移動されることを特徴とする圧電駆動装置。 A case, and a drive device body provided to be movable with respect to the case;
The drive device body is
A displacement magnifying plate, and a piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate,
The displacement enlarging plate is
A fixing portion fixed to the case;
A main body provided continuously from the fixed part via the spring part;
When the piezoelectric element is expanded by applying a voltage to the piezoelectric element, the displacement is expanded, and a displacement expanding portion that is displaced in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element with respect to the main body portion,
In a state where no voltage is applied to the piezoelectric element, the first driven body is moved by the main body portion biased by the spring portion,
When a voltage is applied to the piezoelectric element, the second driven body is moved by the displacement enlarging unit,
When a voltage is further applied to the piezoelectric element from the state in which the second driven body is in contact with the object to increase the displacement of the displacement expanding portion, the main body portion and the first portion are resisted against the biasing force of the spring portion. A piezoelectric driving device, wherein the driven body is moved in a direction opposite to a direction in which the driven body is moved by the biasing force of the spring portion.
前記圧電駆動装置の本体部で移動される第1被駆動体である第1押圧部材と、
前記圧電駆動装置の変位拡大部で移動される第2被駆動体である第2押圧部材と、
前記第1押圧部材および第2押圧部材によって押圧されるチューブとを備えることを特徴とする液体吐出装置。 A piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 6,
A first pressing member that is a first driven body that is moved in the main body of the piezoelectric driving device;
A second pressing member that is a second driven body moved by a displacement enlarging portion of the piezoelectric driving device;
A liquid ejection apparatus comprising: a tube pressed by the first pressing member and the second pressing member.
前記圧電駆動装置の本体部で移動される第1被駆動体である第1押圧部材と、
前記圧電駆動装置の第1変位拡大部で移動される第2被駆動体である第2押圧部材と、
前記圧電駆動装置の第2変位拡大部で移動される第3被駆動体である第3押圧部材と、
前記第1押圧部材、第2押圧部材および第3押圧部材によって押圧されるチューブまたはダイアフラムとを備えることを特徴とする液体吐出装置。 A piezoelectric drive device according to claim 2;
A first pressing member that is a first driven body that is moved in the main body of the piezoelectric driving device;
A second pressing member which is a second driven body moved by the first displacement enlarging portion of the piezoelectric driving device;
A third pressing member which is a third driven body moved by the second displacement enlarging portion of the piezoelectric driving device;
A liquid ejection apparatus comprising: a tube or a diaphragm pressed by the first pressing member, the second pressing member, and the third pressing member.
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