JP5211629B2 - 材料塗布装置及び材料供給方法 - Google Patents

Description

本発明は材料塗布装置及び材料供給方法に係り、更に詳しくは、シール剤等の粘性材料を吐出して被塗布面に塗布することのできる材料塗布装置と、当該材料塗布装置のシリンダ内に材料を供給する材料供給方法に関する。

シリコーン樹脂等の粘性材料をブースターのシリンダ内に供給し、当該ブースターを構成するプランジャの加圧動作でノズル先端から材料を吐出しつつ被塗布面に材料を塗布する材料塗布装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この材料塗布装置は、シリンダに材料供給ポンプが接続されており、当該シリンダと材料供給ポンプとの間に設けられた供給バルブを介して材料の供給（補充）が行えるようになっている。
しかしながら、特許文献１に記載された材料塗布装置にあっては、シリンダ内に材料を供給する際に、プランジャにギヤ機構を介して連結されているモータを逆回転させてプランジャを後退移動させると同時に、材料供給ポンプの圧力によってシリンダ内に材料を供給するものとなっている。そのため、材料供給ポンプからの圧力がプランジャの後退移動による負圧を上回った場合には、プランジャが当該圧力によって強制的に後退移動させられ、その結果、モータが強制的に逆回転させられることになり、この逆回転動作がモータを故障させたり、ギヤを破損させたりする要因となる。また、材料供給速度を上げようとしてもモータの負荷のため逆回転速度に限界があり、プランジャが高速移動し得ないので、材料の供給速度若しくは供給圧により、シリンダの内圧が高くなりすぎる傾向をもたらし、これにより、各所のパッキンから材料漏れが発生するという不都合を招来する。従って、シリンダ内に材料を供給する際に、プランジャとモータとの連結を解除することができれば、モータへの負荷を与えることがないとともに、駆動抵抗を軽減してギヤ機構の破損要因も効果的に回避することができる。

ところで、特許文献２には、シリンダ内に収容された粘性材料に圧力を付与するプランジャを駆動する構造として、プランジャに連結されたギヤ機構と、当該ギヤ機構を回転駆動するロータリーソレノイドとの間にクラッチを設けた構成が開示されている。
特開２００７−２２２７６８号公報 実公平１−１３７７７７号公報

しかしながら、特許文献２に記載された構成にあっては、シリンダ内に材料を供給する構成は採用されていない。従って、シリンダ内の材料を消費した後の材料補充を行うことができないものとなっている。また、ロータリーソレノイドへの電源供給をオフにする毎に、クラッチの接続を解除してソレノイドの初期復帰動作を行わせる構成であるため、制御が複雑になる、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明の目的は、シリンダ内への材料供給（補充）を可能にするとともに、常時はクラッチを接続状態に保ち、材料供給時にプランジャとモータとの接続を解除して当該モータの故障要因やギヤの破損を回避することのできる材料塗布装置及び材料供給方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、シリンダ内に供給された粘性材料に圧力を付与するプランジャと、前記シリンダ内に材料を供給する供給バルブと、前記プランジャを進退させるボールねじと、当該ボールねじにギヤ機構を介して連結されたモータとを備え、前記シリンダ内を加圧することで当該シリンダに連通するノズルから吐出する材料を被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記モータとボールねじとの間の動力伝達経路に設けられたクラッチを更に含み、当該クラッチは、前記供給バルブを介して前記シリンダ内に材料を供給するときに、前記モータとボールねじとの接続を解除する、という構成を採っている。

また、本発明は、シリンダ内に供給された粘性材料に圧力を付与するプランジャと、このシリンダ内に材料を供給する供給バルブと、前記プランジャを進退させるボールねじと、当該ボールねじにギヤ機構を介して連結されたモータとを備え、前記シリンダ内を加圧することで当該シリンダに連通するノズルから吐出する材料を被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
前記モータとギヤ機構との間に設けられたクラッチを更に含み、当該クラッチは、前記供給バルブを介して前記シリンダ内に材料を供給するときに、前記モータとギヤ機構との接続を解除する、という構成を採っている。

更に、本発明は、ギヤ機構を介してモータに連結されたボールねじの駆動により、当該ボールねじに連結されたプランジャを介してシリンダ内の粘性材料に圧力を付与し、この圧力によってシリンダに連通するノズルから材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置の材料供給方法であって、
前記モータとボールねじとの連結を解除した状態で、前記シリンダ内に材料を供給する、という手法を採っている。

本発明によれば、シリンダ内に材料を供給するときに、プランジャの移動に伴ってボールねじのねじ軸が後退移動しても、前記クラッチの接続を解除することで、駆動ギヤの回転がモータに伝達されなくなる。従って、モータを逆転させることによる前述の故障等を回避することができる。しかも、ボールねじの駆動抵抗が低減できることから、プランジャの後退移動が従来構造に比べて円滑なものとなり、材料供給に伴うシリンダの内圧上昇に起因したパッキン領域からの材料漏れも効果的に防止することができる。
更に、材料の吐出を間欠的に行う場合であっても、クラッチの接続を都度解除する信号を出力する必要がないので、回路設計も簡易なものとすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る材料塗布装置の概略正面図が示され、図２には、その概略側面図が示されている。なお、図２は図面の錯綜を回避するため、図１に示された一部の構成部分を省略して示している。これらの図において、材料塗布装置１０は、略鉛直面内に位置するフレームＦに支持されている。この材料塗布装置１０は、シリンダ１１及びプランジャ１２を備えて構成されたブースター１３と、前記シリンダ１１の下方に接続されたノズル１４と、シリンダ１１とノズル１４と間の図示しない通路を開閉する吐出バルブ１５と、シリンダ１１内にシリコーン等の粘性材料Ｍを供給する供給バルブ１６と、前記プランジャ１２の一端すなわち上端に連結されて当該プランジャ１２を進退させるボールねじ１８と、このボールねじ１８に動力伝達機構としてのギヤ機構２０を介して連結されたステッピングモータ２１と、当該ステッピングモータ２１とギヤ機構２０との間に設けられた電磁クラッチ２３と、前記シリンダ１１内の圧力を検出する圧力センサ２４と、前記ブースター１３等システム全体を制御する図示しない制御装置とを備えて構成されている。

前記吐出バルブ１５は、ここでは詳細構造を省略しているが、内部に形成された弁孔を弁棒で開閉することにより、シリンダ１１とノズル１４との間の流路を開閉するように構成されている。なお、吐出バルブ１５は、本出願人による特願２００６−４６１２１号に記載された構成と実質同一構造のものを採用することができる。

前記供給バルブ１６は、材料供給ポンプＰ（図３参照）に接続されているとともに、内部に図示しない開閉弁を備え、前記シリンダ１１内に材料を供給するときに、その開閉弁が開放して材料供給を可能とするように構成されている。

前記ボールねじ１８は、上端部外周側にナット部材２６を介して従動ギヤ２５が設けられている。この従動ギヤ２５は、ナット部材２６と共に回転可能に設けられ、これら従動ギヤ２５及びナット部材２６の回転により、ボールねじ１８が回転することなく図１中上下方向に移動可能とされ、これにより、ボールねじ１８の下端側に連結されたプランジャ１２が軸方向に前進（下降）したときにシリンダ１１内の材料Ｍに吐出圧力を付与する一方、後述する材料供給に際して後退移動可能となっている。

前記ギヤ機構２０は、前述した従動ギヤ２５と、この従動ギヤ２５に噛み合うように配置された駆動ギヤ２７とにより構成されている。駆動ギヤ２７は、電磁クラッチ２３に連結されており、電磁クラッチ２３が接続状態のときに、ステッピングモータ２１の駆動によって回転駆動可能となり、従動ギヤ２５を介してボールねじ１８及びプランジャ１２を移動させるように構成されている。

なお、図１に示されるように、従動ギヤ２５の上方には支持部材３０を介してセンサ３１が支持されており、当該支持部材３０によってシリンダ１１内に材料Ｍを供給（補充）するときの補充が所定量に達したか否かを検出するようになっている。
また、図２に示されるように、ボールねじ１８の上部側方位置には、上下シリンダ３３が配置されている。この上下シリンダ３３のピストンロッド３４にはアーム３５が固定されており、当該アーム３５の先端は、ボールねじ１８の上端に固定され、これにより、ボールねじ１８の軸方向に沿う移動時の直線性が担保されている。本実施形態では、上下シリンダ３３のピストンロッド３４の位置を検出することで、シリンダ１１内の材料Ｍの残量検出が可能となっている。なお、図１、図２中符号３７は、上部カバーを示す。

次に、本実施形態における材料吐出装置１０における吐出動作と、材料供給方法について、図３及び図４をも参照しながら説明する。なお、図３、４は、前記材料吐出装置１０の主要な構成を示す作用説明図である。

図３に示されるように、シリンダ１１内に材料Ｍが収容された状態で、所定の材料塗布信号が材料塗布装置１０に与えられると、モータ２１が駆動し、ギヤ機構２０を介してボールねじ１８が下方に移動することとなる。この時、材料Ｍの供給バルブ１６は閉塞される一方、吐出バルブ１５が開放される。
プランジャ１２がシリンダ１１内に前進して加圧することで、材料Ｍがノズル１４から吐出され、図示しないワークに対して材料Ｍが塗布される。この際、ワークを支持するテーブルを平面内で移動させるように設定しておくことで、材料Ｍをビード状に塗布することができ、塗布終了時に吐出バルブ１５が閉塞動作することとなる。なお、材料塗布時におけるシリンダ１１内の圧力は圧力センサ２４によって検出されるようになっており、最適な吐出圧力を維持するように保たれる。

シリンダ１１内の材料Ｍの消費が進行すると、前記上下シリンダ３３のピストンロッド３４が下降し、その位置を検出することで材料Ｍの残量が検出される。そして、材料Ｍをシリンダ１１内に補充すべきことが検出されたときに、前記クラッチ２３の接続を遮断するとともに、前記供給バルブ１６を開放動作させて材料供給ポンプＰよりシリンダ１１内に材料Ｍの圧送が開始される。

材料Ｍの圧送によるシリンダ１１の内圧上昇は、プランジャ１２に対する押し上げ力として作用し、これにより、プランジャ１２が上昇（後退）移動を開始することとなる。この上昇移動は、従動ギヤ２５及びこれに係合する駆動ギヤ２７を逆転させることによって許容される。この際、駆動ギヤ２７は、モータ２１との接続が遮断された状態となるため、モータ２１の逆回転を生じさせることはない。材料Ｍの補充により、ボールねじ１８は、その上端位置が上昇し、センサ３１によりボールねじ１８の所定上昇位置を検出したときに、材料供給バルブ１６を閉塞動作させると同時に、材料供給ポンプＰのポンプ動作を停止させる。

従って、このような実施形態によれば、材料供給時に、モータ２１を逆転させることがないため、モータ２１の逆転に伴う故障原因を効果的に回避することができる、という効果を得る。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、モータ２１と駆動ギヤ２７との間に電磁クラッチ２３を設けた場合を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動ギヤ２７と従動ギヤ２５との間にクラッチを設けることも可能である。要するに、本発明は、材料供給時にモータ２１を逆転させることがないように駆動経路を遮断できる構成であれば足りる。
また、前記実施形態では、一液の粘性材料を吐出しつつ塗布する材料塗布装置を図示、説明したが、複液混合タイプの材料吐出を可能とするように設けてもよい。
更に、電磁クラッチ２３は前記接続及び接続解除を行える他のクラッチを採用することを妨げない。

本実施形態に係る材料塗布装置の概略正面図。 前記材料塗布装置の概略側面図。 シリンダ内に材料が補充された状態を示す作用説明図。 シリンダ内の材料消費が進んだ状態を示す作用説明図。

符号の説明

１０ 材料塗布装置
１１ シリンダ
１２ プランジャ
１４ ノズル
１６ 供給バルブ
１８ ボールねじ
２０ ギヤ機構（動力伝達機構）
２１ モータ
２３ クラッチ
Ｍ 材料

Claims (3)

1. シリンダ内に供給された粘性材料に圧力を付与するプランジャと、前記シリンダ内に材料を供給する供給バルブと、前記プランジャを進退させるボールねじと、当該ボールねじにギヤ機構を介して連結されたモータとを備え、前記シリンダ内を加圧することで当該シリンダに連通するノズルから吐出する材料を被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
   前記モータとボールねじとの間の動力伝達経路に設けられたクラッチを更に含み、当該クラッチは、前記供給バルブを介して前記シリンダ内に材料を供給するときに、前記モータとボールねじとの接続を解除することを特徴とする材料塗布装置。
2. シリンダ内に供給された粘性材料に圧力を付与するプランジャと、前記シリンダ内に材料を供給する供給バルブと、前記プランジャを進退させるボールねじと、当該ボールねじにギヤ機構を介して連結されたモータとを備え、前記シリンダ内を加圧することで当該シリンダに連通するノズルから吐出する材料を被塗布面に塗布する材料塗布装置において、
   前記モータとギヤ機構との間に設けられたクラッチを更に含み、当該クラッチは、前記供給バルブを介して前記シリンダ内に材料を供給するときに、前記モータとギヤ機構との接続を解除することを特徴とする材料塗布装置。
3. ギヤ機構を介してモータに連結されたボールねじの駆動により、当該ボールねじに連結されたプランジャを介してシリンダ内の粘性材料に圧力を付与し、この圧力によってシリンダに連通するノズルから材料を吐出して被塗布面に塗布する材料塗布装置の材料供給方法であって、
   前記モータとボールねじとの連結を解除した状態で、前記シリンダ内に材料を供給することを特徴とする材料供給方法。

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