JP6807524B2 - Liquid supply device - Google Patents
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本発明は、シリンジに貯留された液体を吐出して供給する液体供給装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid supply device that discharges and supplies a liquid stored in a syringe.
接着用のペーストなどの液体を貯留する容器として、略円筒形状のシリンジが用いられている。シリンジからの液体の供給に際しては、シリンジの内部に空圧を供給して、シリンジの内部に挿入されたプランジャを介して液体を加圧することにより、シリンジの下端部より液体を吐出させる。このプランジャを介しての加圧による液体の吐出においては、シリンジ内での液体の貯留量の変化に伴って液体の吐出量が変動する。すなわち、シリンジ内の液体残量が少なくなるとシリンジ内において液体が存在しない空体積が増大し、同一条件で空圧を供給しても空気の圧縮性により液体に及ぼす加圧力が一定しないことから、吐出量や吐出応答時間の変動などを生じ、安定した液体の吐出を行うことができないという欠点がある。このようなシリンジによる液体吐出の欠点を改善することを目的として、従来より、シリンジ内における空の部分の容積がほぼ一定となるように工夫がなされた液体供給装置が提案されている(例えば特許文献1、2)。
A substantially cylindrical syringe is used as a container for storing a liquid such as an adhesive paste. When supplying the liquid from the syringe, air pressure is supplied to the inside of the syringe, and the liquid is pressurized through the plunger inserted inside the syringe to discharge the liquid from the lower end of the syringe. In the discharge of the liquid by pressurization through the plunger, the discharge amount of the liquid fluctuates as the amount of the liquid stored in the syringe changes. That is, when the remaining amount of liquid in the syringe decreases, the empty volume in which no liquid exists in the syringe increases, and even if air pressure is supplied under the same conditions, the pressing force exerted on the liquid due to the compressibility of air is not constant. There is a drawback that stable liquid discharge cannot be performed due to fluctuations in the discharge amount and discharge response time. For the purpose of improving such a defect of liquid discharge by a syringe, a liquid supply device devised so that the volume of an empty portion in the syringe is substantially constant has been conventionally proposed (for example, a patent).
特許文献1に示す先行技術では、パイプ12から供給される空気圧によってシリンジ3内を加圧しプランジャを移動させて液体を吐出させるように構成されたディスペンサにおいて、パイプ12と一体構造のシリンジ3内のピストン13をパイプ駆動部12Aにより移動させて、シリンジ3内の空の部分の容積をほぼ一定となるようにしている。また特許文献2に示す先行技術では、シリンジ112内においてピストン113と液面との間に形成される空の空間である圧力調整室115の空気圧を圧力センサ121によって検知した結果に基づいて、ピストン113のシリンジ112内における位置を制御するようにしている。
In the prior art shown in
シリンジを貯留容器として用いる液体供給装置は広く汎用的に用いられるものであることから、上述のように一定量の液体を安定した応答性で吐出して供給する機能に加えて、その構成が簡素であって且つシリンジの交換などメンテナンス時の作業性が優れていることが望まれる。しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術では、必ずしもそのような要望を満たすことはできず、新たな方策が求められていた。 Since a liquid supply device that uses a syringe as a storage container is widely and widely used, its configuration is simple in addition to the function of discharging and supplying a certain amount of liquid with stable responsiveness as described above. Moreover, it is desired that the workability at the time of maintenance such as replacement of a syringe is excellent. However, the prior art shown in the above-mentioned examples of patent documents cannot always satisfy such a demand, and a new measure has been required.
そこで本発明は、シリンジを貯留容器として用いる構成において、簡素な構成で一定量の液体を安定した応答性で供給することができる液体供給装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid supply device capable of supplying a fixed amount of liquid with stable responsiveness in a configuration using a syringe as a storage container with a simple configuration.
本発明の液体供給装置は、一端部が開放され、他端部に吐出管が接続された略円筒形状のシリンジと、前記シリンジに挿入され、このシリンジ内の液体を前記他端部側へ押す第1のプランジャと、前記第1のプランジャよりも前記一端部側に挿入された第2のプランジャと、前記シリンジの外の空間から前記第1のプランジャと前記第2のプランジャとで挟まれた第1の空間に通じる第1の空気流路と、前記第1の空気流路を通じて前記第1の空間に空圧を供給する第1の空圧供給部と、前記シリンジの外の空間から前記シリンジの前記一端部と前記第2のプランジャとの間に位置する第2の空間に通じる第2の空気流路と、前記第2の空気流路を通じて前記第2の空間に空圧を供給する第2の空圧供給部と、を備えた。 The liquid supply device of the present invention has a substantially cylindrical syringe in which one end is opened and a discharge pipe is connected to the other end, and the liquid is inserted into the syringe and pushes the liquid in the syringe toward the other end. a first plunger, sandwiched between the second plunger than said first plunger is inserted into the one end side, from outside the space before Symbol syringe and said first plunger and said second plunger From the first air flow path leading to the first space, the first air pressure supply unit that supplies air pressure to the first space through the first air flow path, and the space outside the syringe. Air pressure is supplied to the second space through a second air flow path leading to a second space located between the one end portion of the syringe and the second plunger and the second air flow path. It is provided with a second pneumatic supply unit .
本発明によれば、シリンジを貯留容器として用いる構成において、簡素な構成で一定量の液体を安定した応答性で供給することができる。 According to the present invention, in a configuration using a syringe as a storage container, a constant amount of liquid can be supplied with stable responsiveness with a simple configuration.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、本実施の形態の液体供給装置2が組み込まれたディスペンサ1の構成を説明する。図1において、ディスペンサ1は吐出ヘッド8が備えた液体貯留部9の下端部に設けられたノズル10から、ステージ12の上面に載置された塗布対象物13に対して、液体11の液滴を飛翔させて吐出する(矢印a)機能を有している。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the
ディスペンサ1には、以下に説明する液体供給装置2が組み込まれている。液体供給装置2は、シリンジ3内に貯留された液体11を、吐出ヘッド8が備えた液体貯留部9に供給管5を介して供給する。吐出ヘッド8は液体貯留部9に内蔵された液体吐出機構を駆動するアクチュエータを備えており、ディスペンサ制御部6から指令を受けたドライバ7によって吐出ヘッド8を駆動することにより、ノズル10から液体11の液滴が吐出される。すなわちここに示す例では、シリンジ3に設けられた吐出管である接続部材4が、供給管5を介して液体11を吐出するディスペンサ1の液体貯留部9に接続された形態となっている。
The
次に図2〜図5を参照して、液体供給装置2の構成および機能を説明する。なお、ここでは図1に示す例と異なり、液体供給装置2を単独で使用する例を示している。このため、シリンジ3に装着される吐出管として、供給管5を接続するための接続部材4に替えて、液体11を吐出するノズル4aが接続されている。
Next, the configuration and function of the
図2において、液体11を貯留するシリンジ3は略円筒形状の容器である。図3に示すように、シリンジ3の上端部である一端部3aには外側に延出したフランジ部3cが外周に形成され、内周の全面が開放された形態となっている。一端部3aの反対側の他端部3b(シリンジ3の下端部)には、液体11を吐出する吐出管であるノズル4aが接続されている。
In FIG. 2, the
シリンジ3には、このシリンジ3内の液体11を他端部3b側へ押す第1のプランジャ21が挿入されている。第1のプランジャ21を押し下げることにより、シリンジ3内の液体11は他端部3b側へ押圧されてノズル4aから吐出される。第1のプランジャ21よりも一端部3a側には、所定の間隔を隔てて第2のプランジャ22が挿入されている。シリンジ3の内部において第1のプランジャ21と第2のプランジャ22とで挟まれた空間は、第1の空間S1となっている。本実施の形態においては、第1の空間S1内に空圧を付与することにより、第1のプランジャ21を押し下げるようにしている。
A
第1のプランジャ21はその中央部がシリンジ3の他端部3b側に凹んだ椀形状となっている。そして第2のプランジャ22は、第1のプランジャ21に対向する面の中央部が第1のプランジャ21側に突出した形状となっている。第1のプランジャ21、第2のプランジャ22をこのような形状とすることにより、第1のプランジャ21と第2のプランジャ22とで挟まれた第1の空間S1の容積を極力少なくすることができる。したがって、第1の空間S1内に空圧を付与することにより第1のプランジャ21を押し下げる構成において、第1のプランジャ21の押し下げ動作の応答性を向上させることが可能となっている。
The
シリンジ3の一端部3aには、上端部を覆うためのキャップ23が装着される。図3に示すように、キャップ23にはフランジ係合部23bが形成されており、キャップ23を一端部3aにセットしてフランジ部3cをフランジ係合部23bに係合させることにより、キャップ23はシリンジ3に装着される。キャップ23には、以下に説明する棒状部材であるロッド24を気密に挿通させるためのシール部26が設けられている。シール部26の上方には、ロッド24の移動方向を制限する機能を有する移動方向制御部としての拘束機構25(図4参照)が配設されている。
A
さらに、キャップ23には給気孔23aおよび給気孔23aと連通する内部流路29aを有する給気部材29が設けられている。給気孔23aおよび内部流路29aは、キャップ23に形成されシリンジ3の外の空間からキャップ23と第2のプランジャ22とに挟まれた第2の空間S2とに通じる第2の空気流路となっている。
Further, the
ここで第1の空間S1、第2の空間S2内に空圧を付与する空圧付与機構について説明する。第2のプランジャ22にはロッド24の一端(下端部)が結合されており、ロッド24の他端(上端部)はシリンジ3の一端部3aから外側上方へ延びている。ロッド24は、ロッド本体24aの内部に第1の空気流路24bが形成された中空部材であり、第1の空気流路24bの上端部は空圧発生部を有する第1の空圧供給部31に接続されている。
Here, an air pressure applying mechanism for applying air pressure in the first space S1 and the second space S2 will be described. One end (lower end) of the
第2のプランジャ22に結合されたロッド24の下端部において、第1の空気流路24bは第2のプランジャ22の底部に開口して第1の空間S1に通じている。すなわちロッド24の第1の空気流路24bは、シリンジ3の外の空間から第1のプランジャ21と第2のプランジャ22とで挟まれた第1の空間S1に通じる構成となっている。このように、ロッド24の内部孔を第1の空気流路24bとして用いることにより、液体供給装置2の構造を簡素化することができる。
At the lower end of the
第1の空圧供給部31は制御部30に制御されて、第1の空気流路24bを通じて第1の空間S1に空圧を供給する機能を有している。ロッド24において第2のプランジャ22の上方の第2の空間S2に位置する部分には、第1の空気流路24bを開閉する第1のバルブ27が設けられている。すなわち本実施の形態では、第1の空圧供給部31は、空圧発生部で発生した空圧の供給を制御する第1のバルブ27を有し、第1のバルブ27はロッド24の第2の空間S2に位置する部分に装着された構成となっている。
The first air
なお、第1のバルブ27を配設する位置としてはここに示すように第2の空間S2に位置する部分が望ましいが、その他の部位、例えばシリンジ3の外側に突出したロッド24の上部に第1のバルブ27を配設するようにしてもよい。液体供給装置2の動作時においては、第1の空圧供給部31によって第1の空気流路24b内に空圧を付与した状態で第1のバルブ27を開状態にすることにより、第2のプランジャ22の底面に開口した第1の空気流路24bの下端部から、第1の空間S1内に空圧が供給される(矢印b)。そしてこの空圧により、第1のプランジャ21はシリンジ3内の液体11を他端部3b側へ押圧する。
As a position for arranging the
キャップ23に設けられた給気孔23aは給気部材29の内部流路29aと連通しており、さらに給気部材29と連通した第2のバルブ28を介して第2の空圧供給部32と接続されている。第2の空圧供給部32は第1の空圧供給部31と同様に空圧発生部を有している。制御部30によって第2の空圧供給部32を制御することにより、第2の空気流路である内部流路29a、給気孔23aを通じて第2の空間S2に空圧を供給する(矢印c)。
The
これにより、第2のプランジャ22には下方に押し付ける力が作用し、第2のプランジャ22は第1のプランジャ21側へ追従して移動する。すなわち、上述の第2の空気流路を通して第2の空間S2に空圧を供給する第2の空圧供給部32は、第2のプランジャ22を第1のプランジャ21側へ移動させる第2プランジャ駆動部となっている。このような構成を採用することにより、簡単な構成で第2のプランジャ22を移動させることができるとともに、第2のプランジャ22を移動させる機構部分を第2のプランジャ22やロッド24と非接触とすることができ、シリンジ3の交換作業を容易に行うことが可能となっている。
As a result, a downward pressing force acts on the
この第2のプランジャ22の第1のプランジャ21側への移動においては、第1のプランジャ21と第2のプランジャ22との間の第1の空間S1の容積がほぼ一定となるように、第2のプランジャ22を第1のプランジャ21に追従させる。そして第1のプランジャ21、第2のプランジャ22がシリンジ3内において下端部近傍の所定位置まで移動したならば、シリンジ3内の液体11が消費されてシリンジ3の交換が必要であると判断される。
In the movement of the
このため、液体供給装置2には、このシリンジ3の交換のタイミングを報知する報知部としての機能が設けられている。図2に示すように、ロッド24のロッド本体24aにおける上端部近傍の所定位置には、残量検出用マーク24cが形成されている。拘束機構25の上方に設定されたマーク検出位置には、残量検出用マーク24cを検出可能なマーク検出センサ33が配設されており、マーク検出センサ33による検出結果は制御部30に伝達される。
Therefore, the
第2のプランジャ22が徐々に下方に移動して残量検出用マーク24cがマーク検出センサ33による検出位置に到達すると(図5参照)、第2のプランジャ22がシリンジ3における所定位置まで移動したこと、すなわちシリンジ3内の液体11が消費されてシリンジ3を交換すべき旨が検出され、制御部30によりその旨報知される。したがって、マーク検出センサ33および制御部30は、ロッド24の位置を検出することによりシリンジ3を交換する旨の報知を行う報知部として機能している。
When the
次に、キャップ23と結合して設けられた移動方向制限部としての拘束機構25の構成および機能について説明する。本実施の形態においては、第1のプランジャ21を押し付けて移動させるために第1の空間S1に空圧を付与するようにしており、この空圧付与時には第1の空間S1内の空圧によって第2のプランジャ22が上方へ移動することのないよう、移動を制限する必要がある。すなわち、第2のプランジャ22が第1の空間S1の空圧によってシリンジ3から抜ける方向(上端部側)へ移動するのを阻止するために、ロッド24の移動方向を制限することが求められる。
Next, the configuration and function of the
本実施の形態に示す液体供給装置2では、このような機能を有する移動方向制限部としての拘束機構25をキャップ23と結合して設けている。これにより、シリンジ3の交換作業を容易に行うことができるとともに、ロッド24の長さを極力短く設定することができ、液体供給装置2のサイズのコンパクト化が可能となっている。
In the
ここで図4を参照して、拘束機構25の具体構成例を説明する。図4(a)に示す例では、ロッド24として外周面に選択係止用の係止面24e、摺動面24fが設けられた複数の周凸部24dが形成されたものを用い、係止爪25cを備えた選択係止部材25aによってロッド24を両側から挟み込む構成例を示している。
Here, a specific configuration example of the
すなわち、図4(a)(1)では、周凸部24dに設けられた係止面24eに係止爪25cが係合することにより、ロッド24の矢印e方向への移動が禁止される。これに対し、図4(a)(2)では、ロッド本体24aに設けられた摺動面24fに係止爪25cが当接して、選択係止部材25aが軸支部25b廻りに回動(矢印d)することにより係止爪25cによる係支作用が働かず、ロッド24の矢印f方向への移動が許容される。
That is, in FIGS. 4 (a) and 4 (1), the
また図4(b)に示す例では、ロッド24として外周面が平滑な円柱状のものを用い、保持隙間34a内にゴムなどの弾性体よりなる楔形状の弾性部材35を装着した保持部材34によって、ロッド24を両側から挟み込む構成例を示している。すなわち、図4(b)(1)では、保持隙間34a内において弾性部材35が楔締結方向に変位することによりロッド24が弾性部材35によって挟み込まれ、ロッド24の矢印g方向への移動が禁止される。
Further, in the example shown in FIG. 4B, a
これに対し、図4(b)(2)では、保持隙間34a内において弾性部材35が楔解除方向に変位することによりロッド24には弾性部材35による挟み込み力が作用せず、ロッド24の矢印h方向への移動が許容される。なお、ロッド24の移動方向を制限する移動方向制限部の構成としては、上述構成例以外にも送りネジとワンウェイクラッチとを組み合わせて一方向への移動のみを許容する構成など、各種の機構を用いることができる。
On the other hand, in FIGS. 4 (b) and 4 (2), since the
図5は、液体供給装置2においてシリンジ3内に貯留されていた液体11を逐次ノズル4aから吐出した結果、液体11が消費されて第1のプランジャ21、第2のプランジャ22がともにシリンジ3の交換が必要とされる所定の位置まで移動した状態を示している。すなわちこの状態では、ロッド24に形成された残量検出用マーク24cがマーク検出センサ33によって検出される位置まで移動し、これにより前述のようにシリンジ3を交換すべき旨の報知がなされる。
In FIG. 5, as a result of sequentially ejecting the liquid 11 stored in the
上記説明したように、本実施の形態に示す液体供給装置2においては、一端部が開放されたシリンジ3に挿入され、このシリンジ3内の液体11を他端部側へ押す第1のプランジャ21と、第1のプランジャ21よりも一端部側に挿入された第2のプランジャ22と、一端が第2のプランジャ22に結合され、他端がシリンジ3の一端部から外側に延びた棒状部材であるロッド24と、シリンジ3の外の空間から第1のプランジャ21と第2のプランジャ22とで挟まれた第1の空間S1に通じる第1の空気流路と、第1の空気流路を通じて第1の空間S1に空圧を供給する第1の空圧供給部31と、第2のプランジャ22を第1のプランジャ21側へ移動させる第2プランジャ駆動部と、第2のプランジャ22が第1の空間S1の空圧によってシリンジ3から抜ける方向へ移動するのを阻止するために、ロッド24の移動を制限する移動方向制限部としての拘束機構25とを備えた構成を採用している。
As described above, in the
このような構成により、シリンジ3内の液体11を逐次吐出する過程において、シリンジ3内の液体11の残量が少なくなっても、第1のプランジャ21を押し下げるための空圧が作用する第1の空間S1の容積が極力小さく抑えられていることから、液体11の吐出量のばらつきを低減することができる。そしてシリンジ3における液体11の残量が減少した状態においても、第1の空圧供給部31の空圧変化に対する応答性が劣化することがなく、シリンジ3からの液体11の吐出において最後まで吐出量を高い制度で制御することが可能となっている。
With such a configuration, in the process of sequentially discharging the liquid 11 in the
さらに本実施の形態に示す構成ではシリンジ3内に供給する空気の量を極力少なくすることができることから、シリンジ3の温度上昇を抑制することが可能となり、シリンジ3の温度上昇に起因する液体11の物性の変化を抑制することができる。そしてシリンジ3内に供給する空気の量が少なくて済むことから、1回の吐出に要する時間を短縮することが可能となり、単位時間あたりの吐出回数を示す吐出サイクルを向上させることが可能となっている。そしてこのような効果により、シリンジ3を貯留容器として用いる構成において、簡素な構成で一定量の液体を安定した応答性で供給することができる。
Further, in the configuration shown in the present embodiment, since the amount of air supplied into the
本発明の液体供給装置は、シリンジを貯留容器として用いる構成において、簡素な構成で一定量の液体を安定した応答性で供給することができるという効果を有し、ペーストなどの液体を一定量で吐出して供給する分野において有用である。 The liquid supply device of the present invention has the effect of being able to supply a fixed amount of liquid with a stable response in a simple configuration in a configuration using a syringe as a storage container, and a constant amount of liquid such as paste. It is useful in the field of discharging and supplying.
1 ディスペンサ
2 液体供給装置
3 シリンジ
4 接続部材
4a ノズル
9 液体貯留部
11 液体
21 第1のプランジャ
22 第2のプランジャ
23 キャップ
24 ロッド
24b 第1の空気流路
24c 残量検出用マーク
25 拘束機構
27 第1のバルブ
28 第2のバルブ
30 制御部
31 第1の空圧供給部
32 第2の空圧供給部
33 マーク検出センサ
S1 第1の空間
S2 第2の空間
1
Claims (11)
前記シリンジに挿入され、このシリンジ内の液体を前記他端部側へ押す第1のプランジャと、
前記第1のプランジャよりも前記一端部側に挿入された第2のプランジャと、
前記シリンジの外の空間から前記第1のプランジャと前記第2のプランジャとで挟まれた第1の空間に通じる第1の空気流路と、
前記第1の空気流路を通じて前記第1の空間に空圧を供給する第1の空圧供給部と、
前記シリンジの外の空間から前記シリンジの前記一端部と前記第2のプランジャとの間に位置する第2の空間に通じる第2の空気流路と、
前記第2の空気流路を通じて前記第2の空間に空圧を供給する第2の空圧供給部と、を備えた液体供給装置。 A substantially cylindrical syringe with one end open and a discharge tube connected to the other end.
A first plunger that is inserted into the syringe and pushes the liquid in the syringe toward the other end.
A second plunger inserted closer to one end of the first plunger ,
The first air flow path communicating the first space sandwiched by the space outside the front Symbol syringe and said first plunger and said second plunger,
A first air pressure supply unit that supplies air pressure to the first space through the first air flow path,
A second air flow path leading from a space outside the syringe to a second space located between the one end of the syringe and the second plunger.
A liquid supply device including a second air pressure supply unit that supplies air pressure to the second space through the second air flow path .
前記第1の空気流路は前記棒状部材の内部に形成されている、請求項1に記載の液体供給装置。 One end is further coupled to the second plunger and the other end further comprises a rod-like member extending outward from the one end of the syringe.
The liquid supply device according to claim 1, wherein the first air flow path is formed inside the rod-shaped member.
前記第2の空気流路は、前記キャップに形成される、請求項1に記載の液体供給装置。 Further comprising a cap attached to said one end of said syringe,
It said second air passage, Ru is formed on the cap, a liquid supply apparatus according to claim 1.
前記移動方向制限部は前記キャップと結合している、請求項4に記載の液体供給装置。 Further provided with a cap attached to the one end of the syringe
The liquid supply device according to claim 4 , wherein the movement direction limiting portion is coupled to the cap.
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