JP6089862B2 - 付着物除去機構付きノズル、及び、該ノズルを備えた液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出するノズルの外周部に液体が付着している付着物を除去する付着物除去機構を備えたノズル、及び該ノズルを備えた液体供給装置に関する。特に、粘性が比較的低く成分が析出しやすい液体の供給に用いられる前記ノズル及び前記液体供給装置に関する。

図５に、粘性が比較的低い液体を扱う一般的な液体供給システムを示す。このシステムでは、タンク４内の液体６をポンプ３で吸引して液体供給配管２に送り込み、ノズル１００の先端から液体６を吐出して製品５に供給する。液体の供給停止後、図６（ａ）に示すように、液体６はノズル１００の先端の吐出口で静止した状態になる。

ここで、液体６が、粘性が比較的低く成分が析出しやすい液体である場合、従来、図６（ｂ）に示すようにノズル1００の先端に付着した析出物１０が製品５内に落下する問題が発生していた。

析出物１０の付着の原因について説明する。ノズル１００の先端の吐出口で液体６が静止した状態（図６（ａ））では、図７（ａ）に示すようにノズル１００の吐出口の外周端まで液体６が拡がっている。吐出口の外周端に液体６が接触していると、図７（ｂ）に示すようにノズル１００の外周部に液体６から出た析出物１０が付着する。この析出物１０は、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように時間経過とともに大きくなっていく。

その他の原因としては、製品５に液体６の供給を繰り返すことで、揮発したあるいは撥ねた液体６がノズル１００の外周部に着いて、液体６から出た析出物１０が付着することがある。

この対策として、図６（ｃ）に示すように、ノズル１００の先端に、付着物のはく離性の良い樹脂１１をコーティングして、析出物１０の付着力が弱くする方法がとられている（特許文献１参照）。しかし、この方法をとっても、図６（ｄ）に示すように、析出物１０がノズル外周部に付着して、製品５内に落下することがあった。尚、本明細書でいう「はく離性」とは、物体の表面に付着した付着物の取り除きやすさをいう。

その他の付着物除去方法として、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、回転部材１０２の周囲に設けられたブラシ１０１を用意し、一対のブラシ１０１でノズル１００の先端を狭持し、両ブラシ１０１を回転させることにより、ノズル１００の外周部の付着物１０を除去する方法（特許文献２参照）が提案されている。

また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、塗布ノズル２０１の先端を挿入できる凹状空間と、その空間にエアーを供給するエアー供給装置２０２と、その空間からエアーを吸引するエアー吸引装置２０３とを備えた塗布ノズル清掃装置２００を用意し、前記凹状空間に塗布ノズル２０１の先端を挿入した状態で塗布ノズル２１０にエアーを吹き付ける方法（特許文献３参照）が提案されている。

また特許文献４には、ノズルの外周面に沿って洗浄液を流して、その外周面全体を洗浄する方法が提案されている。

これらの文献に記載の方法によれば、付着物のはく離性の良い樹脂１１をノズル外周部にコーティングする方法よりも、ノズル外周部に付いた析出物を除去する効果が高いと考えられる。

特開平10-253638号公報 特許第4648348号 特開2007-21619号公報 特開2004-267870号公報

しかしながら、特許文献２に開示されたブラシを利用する付着物除去方法では、ノズル外周部から細かい析出物を取り除くことが出来ないため、析出物が付着したままになることがある。また、特許文献３に示されるようにノズル先端にエアーを吹き付けるだけ、或いは、特許文献４に示されるようにノズル外周面に洗浄液を流すだけでは、ノズルに強固に付着した析出物を確実に取り除くことは出来ない。

とりわけ、図９に示すようなエアー吹きでは、吹き出したエアーが互いにぶつかり合い乱流が生じるため、析出物の取り残しや、また、吹き飛ばした析出物を巻き込んでノズル２０１に再付着する問題が発生する。

また、特許文献２に開示される方法では、図８（ｃ）に示すように、ノズル先端の吐出口に静止している液体が外力（すなわち、ブラシ接触）によって流れ落ちてしまう虞がある。特許文献３に開示される方法でも、ノズル先端の吐出口に静止している液体にエアーが接触するため、ノズル１内から液体６が流れ出る。仮にノズル１内から液体６が流れ出てしまうとノズル１内の液量が減り、その結果、次の液体供給量が直前の液体供給量と変わってしまう。つまり、液体供給量の精度が低くなる問題が発生する。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、粘性が低く成分が析出しやすい液体の供給において、ノズル先端に析出物が付着すること、取り除いた析出物が再付着することや、万が一付着した析出物が製品内へ落下することを未然に防ぎ、かつ、液体供給量の精度を低下させないことにある。

本発明の一の態様は、液体を供給するノズルと、ノズルの先端側の外周面に付着した付着物を除去する付着物除去機構と、を有する付着物除去機構付きノズルに係る。付着物除去機構は、ノズルを通した貫通穴が形成されノズルの外周面に沿って移動可能にされた環状体を備え、貫通穴の側面とノズルの外周面との間に、その貫通穴の側面からノズルの先端側の外周面に沿ってエアーを吹き出すことが可能な隙間が形成され、付着物除去機構は、ノズルからの液体の供給中には、隙間から第１の風力でエアーを吹き出し、ノズルの清掃中には、ノズルの先端側に向かって移動しながら、隙間から第１の風力よりも強い第２の風力でエアーを吹き出すように構成されていることを特徴とする。

本発明は、その他の態様として、上記の付着物除去機構付きノズルに備わる付着物除去機構を提供する。

さらに、他の態様としては、上記の付着物除去機構付きノズルと、液体を供給する場所である液体供給ステージ及びノズルを清掃する場所であるノズル清掃ステージの間で、付着物除去機構付きノズルを移動させるアクチュエーターと、を備える液体供給装置を提供する。

本発明によれば、粘性が低く成分が析出しやすい液体の供給において、ノズル先端に析出物が付着すること、取り除いた析出物が再付着することや、万が一付着した析出物が製品内へ落下することを未然に防ぐことが出来る。なおかつ、ノズル先端の吐出口の液体に接触せずに付着物の除去を実施するので、液体供給量に関して精度の高い液体供給装置を提供できる。

第一実施形態の付着物除去機構を備えたノズルを説明するための図である。 第一実施形態の付着物除去機構を備えたノズルを有する液体供給装置を示す図である。 第一実施形態の付着物除去機構を備えたノズルの動作を説明するための図である。 第二実施形態の付着物除去機構を備えたノズルを説明するための図である。 粘性が比較的低い液体を扱う従来の液体供給システムの模式図である。 粘性が比較的低い液体を吐出する従来のノズルの断面図である。 ノズル外周部に析出物が付着する原因について説明する図である。 特許文献１に開示される、ノズル付着物の除去方法を示す図である。 特許文献２に開示される、ノズル付着物の除去方法を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。当該図面において、前述した従来の技術の構成要素と同じものには同一の符号を使用してある。

（第一実施形態）
図１（ａ）は付着物除去機構付きノズル５０の正面図を、図１（ｂ）は付着物除去機構付きノズル５０の側面図を示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すると、付着物除去機構付きノズル５０は、ノズル先端にはく離性の良い樹脂１１がコーティングされている円筒状のノズル１と、ノズル１の先端外周に析出物１０が付着したとき、それを除去するための付着物除去機構２０と、ノズル１の外周部の析出物１０を除去するために付着物除去機構２０を上下動させる駆動アクチュエーター２１と、付着物除去機構２０の上下動を案内するガイド２３と、を備える。

図１（ｃ）は、付着物除去機構２０の断面図を示す。図１（ｃ）を参照すると、ノズル１の先端の外周面には、当該外周面よりも付着物のはく離性の高い樹脂１１がコーティングされている。この樹脂１１として、フッ素樹脂が使用されている。

付着物除去機構２０は、樹脂１１がコーティングされたノズル１の外周面を覆うように形成されている。つまり、付着物除去機構２０はノズル１の先端部を通す貫通穴が形成された環状体を有する。この貫通穴の両端部を除いた穴側面とノズル１の先端の外周面との間には空間２０ａが形成されている。付着物除去機構２０の外側には、空間２０ａに気体又はエアー１２を送り込むエアー供給配管２２が接続されている。

前記貫通穴の両端部はノズル１の先端の外径より僅かに大きく形成されている。特に、前記貫通穴の両端部のうち、液体６の吐出方向側の端部は、ノズル１の外周面との間にエアー吹出用隙間３２を有する。この隙間３２はノズル１の長さ方向において所定の区間設けられている。この区間を本明細書では「エアー吹き助走区間３２ａ」と呼ぶことにする。空間２０ａに送り込まれたエアー１２はエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２を通ることで、ノズル１の外周面に沿った流れとなって吹き出る。図１（ｃ）中の符号１２が、この隙間３２から吹き出すエアーを示している。

なお、前記貫通穴の両端部のうちの、液体６の吐出方向とは反対側の端部にも、ノズル１の外周面との間に隙間があるが、この隙間には、エアー１２が漏れないようにシール材３１が設けられている。

また、付着物除去機能付きノズル５０は、エアー吹き助走区間３２ａの隙間３２から吹き出すエアー１２aの強さが変更できる機能を備えている。

具体的には、図１（ａ）に示すように、付着物除去機構２０に接続されたエアー供給配管２２にエアー１２を送り込むエアー供給装置１５が備わる。エアー供給配管２２は１本の配管から２分岐して再び１本の配管に戻るような経路を有する。分岐した一方の配管に、第一の流量のエアーを供給可能とするエアー供給用バルブ１３ａと、当該第一の流量のエアーに調整する流量調整バルブ１４ａとが介装されている。分岐したもう一方の配管には、前記第一の流量より少ない第二の流量のエアーを供給可能とするエアー供給用バルブ１３ｂと、当該第二の流量のエアーに調整する流量調整バルブ１４ｂとが介装されている。エアー供給用バルブ１３ａを開きエアー供給用バルブ１３ｂを閉じれば所定の風力のエアーがエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２から吹き出し、エアー供給用バルブ１３ａを閉じエアー供給用バルブ１３ｂを開けば前記所定の風力よりも弱い風力のエアーがエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２から吹き出す。

比較的弱い風力のエアーは、ノズル１の先端外周に液体６が付着しないようにするために使用され、比較的強い風力のエアーは、ノズル１の先端外周に付着している析出物１０を吹き飛ばすために使用される。

次に、付着物除去機構付きノズル５０を備える液体供給装置について説明する。図２にその液体供給装置の実施形態例を示す。

図２に示す形態の液体供給装置４０は、製品５が配置され、ノズル１から製品５に液体６の供給が行われる液体供給ステージ７１と、廃棄箱５３が配置され、ノズル１の先端に析出物が付着した場合にノズル１の外周から析出物１０が廃棄箱５３に廃棄されるノズル清掃ステージ７０と、を備えている。

ノズル清掃ステージ７０の所で、前述した付着物除去機構２０のエアー吹出用隙間３２からノズル１の外周面の析出物１０にエアー１２ａを吹き付け、かつ、付着物除去機構２０を駆動アクチュエーター２１で下降させることで、ノズル１の外周から析出物１０を廃棄箱５３に廃棄することが出来る。

付着物除去機構付きノズル５０は、ノズル１の先端を製品５内又は廃棄箱５３内に挿入するために付着物除去機構付きノズル５０を上下動作させる垂直移動アクチュエーター５２に取付けられている。さらに、垂直移動アクチュエーター５２が、垂直移動アクチュエーター５２を水平移動させる水平移動アクチュエーター５１に取付けられており、これにより付着物除去機構付きノズル５０が液体供給ステージ７１とノズル清掃ステージ７０の間を移動できるようになっている。

また、ノズル清掃ステージ７０の廃棄箱５３の上には、ノズル１の先端に析出物１０が付着したことを検出する析出物検出器５４が配置されている。

このような液体供給装置４０は次のように動作される。液体供給ステージ７１に製品５を置いた後、水平移動アクチュエーター５１で付着物除去機構付きノズル５０を液体供給ステージ７１上に移動して、垂直移動アクチュエーター５２で下降させ、ポンプ３を駆動してノズル１から製品５内に液体６を供給する。液体の供給完了後、付着物除去機構付きノズル５０を垂直移動アクチュエーター５２で上降させ、水平移動アクチュエーター５１でノズル清掃ステージ７０に移動して次の液体供給まで待機させる。

さらに、図１、図２、及び、図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、付着物除去機構付きノズル５０の動作を説明する。

製品５への液体６の供給中、及びノズル清掃ステージ７０での待機中は、エアー供給用バルブ１３ａを閉じエアー供給用バルブ１３ｂを開いて、比較的弱い風力のエアー１２ａをエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２からノズル１の外周面に沿って流して、ノズル外周への液体６の付着を防止する。

付着物除去機構付きノズル５０がノズル清掃ステージ７０上に移動してきて、析出物検出器５４によってノズル外周の析出物１０が検出されたときは、エアー供給用バルブ１３ａを開きエアー供給用バルブ１３ｂを閉じ、付着物除去機構２０を駆動アクチュエーター２１で最上位置から徐々に下に移動させる。これにより、エアー吹出用隙間３２の位置がノズル１の先端側へと移動しながら、比較的強い風力のエアー１２ａがエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２からノズル１の外周面に沿って吹き出される。この結果、ノズル外周に付着した析出物１０を上から順にエアーにより確実に除去することが出来る。

上記エアー１２ａで万が一に析出物１０が除去されないことがあっても、付着物除去機構２０が徐々に下に移動する過程において、付着物除去機構２０の下端が、ノズル１の先端外周に未だ付着している析出物１０を確実に剥がしていく。

こうして、ノズル外周に付着した析出物を上から順に確実に取り除いて、ノズル清掃ステージ７０の廃棄箱５３内に落下させ廃棄する。

以上に説明したような付着物除去機構付きノズル５０によれば、次のような効果がある。

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ノズル１の外周面にコーティングされた、付着物のはく離性の良い樹脂１１により、ノズル１の先端外周への析出物１０の付着力が弱くなり、なおかつ、ノズル１の外周に沿ってエアー１２ａの吹き付けを行うので、析出物１０の付着を防止することが出来る。

万が一析出物１０がノズル１の先端外周に付着した場合、ノズル１の先端外周の付着物をノズル１の外形よりわずかに大きい付着物除去機構２０を下に移動させながら、ノズル１の先端外周に付着した付着物をエアー１２ａで吹き飛ばすことができる。このため、ノズル先端に付着した析出物１０を上から順に確実に除去することが可能である。また、析出物を除去したノズル１の外周を大きい付着物除去機構２０の環状体が覆うため、除去した析出物の再付着も防止できる。

加えて、析出物１０をノズル１の先端外周から除去するとき、付着物除去機構２０及びエアー１２は、ノズル１の先端の吐出口で静止している液体６には接触しないので、液体６がノズル１の吐出口から流れ落ちない。仮にノズル１内から液体６が流れ出てしまうとノズル１内の液量が減り、その結果、次の液体供給量が直前の液体供給量と変わってしまう。本発明では、こうした問題が発生せず、液体供給量に関して精度の高い液体供給装置４０を提供することが出来る。

（第二実施形態）
第一実施形態の付着物除去機構２０でノズル１の先端外周の析出物１０を除去したとき、析出物１０が付着物除去機構２０の下端に付着する場合が考えられる。この場合も、製品５への液体供給中に、付着物除去機構２０に付着した析出物１０が製品５内に落下する問題が発生する。このため、前述した付着物除去機構２０は図４に示すような態様であることがより望ましい。図４では第一実施形態の構成要素と同じものには同一符号を付してある。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照すると、第二実施形態の付着物除去機構８０では、析出物１０が接触する箇所に、当該箇所の表面よりも付着物のはく離性の高い樹脂１１がコーティングされている。本例では、樹脂１１は、ノズル１が貫通する付着物除去機構８０の貫通穴の、エアー吹出用隙間３２を画定している側面と、当該側面に隣接する付着物除去機構８０の下端面とにコーティングされている。

さらに、その付着物除去機構８０の下端面には、付着した析出物１０を除去するためのエアーを吹き出すエアー吹出口８１が形成されている。エアー吹出口８１は、付着物除去機構８０の下端面を見たときにノズル１の外周のエアー吹出用隙間３２を囲むような環状形を成している。このため、エアー吹出口８１から吹き出すエアーの方向は、エアー吹出用隙間３２から出るエアーと同様に、ノズル１の外周に沿った方向である。

このような第二実施形態の場合、製品５への液体６の供給中、及びノズル清掃ステージ７０での待機中は、比較的弱い風力のエアー１２をエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２からノズル１の外周面に沿って流して、ノズル外周への液体６の付着を防止し、なおかつ、当該弱い風力のエアーをエアー吹出口８１からも吹き出して、付着物除去機構８０の下端面への液体６の付着を防止する。

付着物除去機構付きノズル５０がノズル清掃ステージ７０上に移動してきて、析出物検出器５４によってノズル外周の析出物１０が検出されたときは、エアー供給用バルブ１３ａを開きエアー供給用バルブ１３ｂを閉じ、付着物除去機構８０を駆動アクチュエーター２１で最上位置から徐々に下に移動させる。これにより、エアー吹出用隙間３２の位置がノズル１の先端側へと移動しながら、比較的強い風力のエアー１２がエアー吹き助走区間３２ａの隙間３２からノズル１の外周面に沿って吹き出される。この結果、ノズル外周に付着した析出物１０を上から順にエアーにより確実に除去することが出来る。なおかつ、当該強い風力のエアー１２がエアー吹出口８１からも吹き出て、付着物除去機構８０の下端面に付着した析出物１０も除去される。

上記エアー１２で万が一に析出物１０が除去されないことがあっても、付着物除去機構８０が下に移動する過程において、付着物除去機構８０の下端が、ノズル１の先端外周に未だ付着している析出物１０を確実に剥がしていく。

なお、本発明の液体供給装置４０で供給する液体６としては、粘性が低く成分が析出しやすい液体であれば何でも適用可能である。

以上、本発明の各種の実施形態について図面をもとに説明したが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において、図示した構造、形に限定することなく、上記の各実施形態を適宜変更し又は組み合わせて実施することは可能である。

例えば、図２に示した液体供給装置４０では、ノズル１の先端外周への析出物１０の付着を析出物検出器５４によって検出すると、ノズル１の外周に沿ってエアーを流し、かつ液体供給装置４０の制御部（不図示）が駆動アクチュエーターによって付着物除去機構２０をノズル根元側からノズル先端へと移動させながら析出物１０を除去することが実施される。しかし本発明では、付着物検出器５４の検出によって付着物除去の動作を実施するだけではなく、液体供給装置４０が備える制御部（不図示）で設定された『時間』及び『回数』に従って、その動作を実施することも出来る。例えば、液体供給ステージ７１での液体供給の回数や、ノズル清掃ステージ７０上でのノズル待機時間をカウントし、それらが規定の値を超えたら付着物除去の動作を実施する制御であってもよい。

１ ノズル
２ 液体供給配管
３ ポンプ
４ タンク
５ 製品
６ 液体
１０ 析出物
１１ 付着物のはく離性の良い樹脂
１２ エアー
１２ａ エアー
１３ａ，１３ｂ 強いエアー供給用バルブ
１４ａ，１４ｂ エアー用流量調整バルブ
１５ エアー供給装置
２０ 付着物除去機構
２１ 駆動アクチェーター
２２ エアー供給配管
２３ ガイド
３１ シール材
３２ エアー吹出用隙間
３２ａ エアー吹き助走区間
４０ 液体供給装置
５０ 付着物除去機構付きノズル
５１ 水平移動アクチュエーター
５２ 垂直移動アクチュエーター
５３ 廃棄箱
５４ 析出物検出器
５５ 制御部
７０ ノズル清掃ステージ
７１ 液体供給ステージ
８０ 付着物除去機構
８１ エアー吹出口

Claims (8)

1. 液体を供給するノズルと、前記ノズルの先端側の外周面に付着した付着物を除去する付着物除去機構と、を有する付着物除去機構付きノズルであって、
   前記付着物除去機構は、前記ノズルを通した貫通穴が形成され前記ノズルの外周面に沿って移動可能にされた環状体を備え、
   前記貫通穴の側面と前記ノズルの外周面との間に、前記貫通穴の側面から前記ノズルの先端側の外周面に沿ってエアーを吹き出すことが可能な隙間が形成され、
   前記付着物除去機構は、前記ノズルからの液体の供給中には、前記隙間から第１の風力でエアーを吹き出し、前記ノズルの清掃中には、前記ノズルの先端側に向かって移動しながら、前記隙間から前記第１の風力よりも強い第２の風力でエアーを吹き出すように構成されていることを特徴とする付着物除去機構付きノズル。
2. 前記隙間から吹き出すエアーが前記ノズルの先端側の外周面に沿った流れとなるように、前記隙間は前記ノズルの長さ方向において所定の区間設けられていることを特徴とする請求項１に記載の付着物除去機構付きノズル。
3. 前記ノズルの先端側の外周面に、該外周面よりも付着物のはく離性の高い樹脂がコーティングされていることを特徴とする請求項１または２に記載の付着物除去機構付きノズル。
4. 前記環状体の、前記ノズルの先端側の端面に、該端面よりも付着物のはく離性の高い樹脂がコーティングされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の付着物除去機構付きノズル。
5. 前記環状体の、前記ノズルの先端側の端面に、該端面からエアーを吹き出すエアー吹出口が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の付着物除去機構付きノズル。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の付着物除去機構付きノズルに備わる付着物除去機構。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の付着物除去機構付きノズルと、
   前記ノズルが前記液体を供給する場所である液体供給ステージ及び前記ノズルを清掃する場所であるノズル清掃ステージの間で、前記付着物除去機構付きノズルを移動させるアクチュエーターと、を備える液体供給装置。
8. 前記隙間から前記ノズルの先端側の外周面に沿ってエアーを吹き出しながら前記環状体を前記ノズルの外周面に沿って前記ノズルの根元側から先端へと移動して、前記ノズルの外周面の付着物を除去する動作を実施させる制御部を備えた、請求項７に記載の液体供給装置。

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