JPH02131164A - 高速印字用ガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ペイント、インクなどを噴射する小型で高速
の印字用ガンに関する。本印字用ガンを複数個配列して
、ドットマトリックスによる印字を行うことができる。

［従来の技術］ 各種塗料を噴射するためのスプレーガンは周知である。

一般に広く用いられている塗装用スプレーガンは手動操
作される引金を用いた小型のものから空圧操作ピストン
により二一ドルバルブを開閉するものまで各種ガンが知
られている。これら塗装用ガンにおいては塗料噴射のた
めの操作から実際の噴射開始までの所要時間、すなわち
応答速度はあまり問題とならないこともあって、０．５
秒ないし１秒程度のものが多い。また塗装用ガンは周知
のように広範囲にわたるムラのない塗膜形成を主たる目
的とするから、均一に拡散する噴霧状塗料の形成を使命
としている。したがってドット状にマーキングする用途
には適さない。

従来周知のスプレーガンのノズル部および加圧空気によ
る噴霧拡散機構を改良し、かつ電磁ソレノイドによって
操作可能に形成されたマキング用スプレーガンも知られ
ている（実開昭５４　−　２１６６６号参照》。しかし
ながら、この公知のスプレーガンは、噴射ノズルを開閉
制御するための制御二一ドルを、塗料充満部外側から作
動させる構成であるため、シール部の摩擦抵抗が大きく
、さらに制御二一ドルに直結された可動鉄芯から成る可
動部の質量が大となり、応答速度は１５０ミリ秒程度で
ある。したがって高速応答性を要する用途、例えば、生
産ライン、検査ライン等における場合のように対象物と
スプレーガンとがかなり大きな相対速度で運動する状態
で迅速確実かつ高精度の印字を行なうためには不適当で
あった。

本出願人は旧社名で、高速応答できるマーキング用ガン
を開示し、実用新案登録を得ている（実公昭６２　−　
２９０９４号）。そこでは、従来のマーキング用ガンで
用いられていた二一ドル弁に代えて、球形弁または円錐
弁のようにストロークの小さな弁を用いている。また弁
に連結する可動鉄芯を小型にして塗料充満部内に配し、
従って従来のように二一ドル弁のためのシールがなく、
シールと二一ドル弁との間の摩擦抵抗はない。このよう
なことから、上記実公昭６２　−　２９０９４　＠のマ
ーキングガンは、高速応答が可能であり、従来よりも正
確な印字が可能であった。

第３図はこの本出願人に係る公知のマーキング用ガンの
実施例を示すもので、ドット状マーキングに適した噴射
ノズル１０１を有する。この噴射ノズル１０１の内方に
は弁体１０２および弁座１０３からなる噴射制御機構が
形成ざれる。この弁体１０２は二一ドル弁よりも小さい
ストロークで開閉可能な形状、例えば球型弁または円錐
型弁にすると有利である。弁体１０２および弁座１０３
の周辺には接続口１０４から矢印１０５のように圧送さ
れた塗料が充満しており、塗料充満部１０６を形成して
いる。したがって弁体１０２の開動作に応じて噴射ノズ
ル１０１から塗料が矢印１０７のように噴射される。弁
体１０２の後端は可動鉄芯１０８と連結される。

第３図の右方には、ソレノイドコイル１０９および固定
鉄芯１１０が配設される。可動鉄芯１０８には、コイル
１０９の電磁吸引力の作用しない状態において弁体１０
２および弁座１０３間を閉鎖状態に保つための復帰ばね
１１１が配設される。したがって、可動鉄芯１０８は、
ソレノイドコイル１０９への通電電流に応じた電磁吸引
力および通電休止時の復帰ばね１１１の反発力によって
矢印１１２のように往復運動し、弁休１０２を開閉制御
する。

また、可動鉄芯に沿ってその周囲にまたは鉄芯を貫通し
て塗料の逃げ路を残すことによって、可動鉄芯の運動に
抗する塗料からの抵抗を減じている。

［発明が解決しようとする課題］ 高速印字において、弁は１〜１０ミリ秒、特には０．１
ミリ秒のオーダーのサイクルで開閉されなければならな
い。ところが、このような短いサイクルで弁を開閉する
と、上記の従来の装置においても励磁時間が短い故に弁
の開閉が不確実になりやすいという問題、および無励磁
時間も短くなる故に弁の閉じが不確実となり液漏れが発
生しやすいという問題があった。

本発明の目的は、上記した公知のマーキング用ガンを改
良して、高速で動作でき、動作不良や液漏れがない弁の
開閉を可能にした高速印字用ガンを提供することである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記の公知のマーキング用ガンにおいて弁
の開閉の際の弁体の前進後退移動（ストローク）は極め
て小さい（例えばｏ．ｉ〜１ｍ＞とは云え、弁体が正確
に直線運動していずにループ状、蛇行またはランダムな
動きをしており、このため応答時間が遅くなること、お
よびまたこのため弁休が弁座中火に正しく押圧されずに
液漏れが生じることがあることを見出した。この問題は
、製作時の部材の微かな曲り、バランスの狂い、及び装
置使用時間が長くなるほど顕著になる摩耗により主に生
じる。

そして、弁体の運動を正しく直線運動となし、かつ弁体
が弁座に正しく押圧されるようになし、しかもこの際に
弁体および可動鉄芯の運動の摩擦抵抗を増大させない手
段を見出した。本発明により、極めて短時間、例えば０
．１ミリ秒の信号に対しても正確に安定して作動する印
字用ガンが提供される。

すなわち本発明はまず、弁体に接続された可動鉄芯をソ
レノイドコイルへの通電により吸引して弁を開いて加圧
液体を吐出し、次にソレノイドコイルへの電流を切って
復帰バネの作用により弁を閉じて加圧液体の吐出を停止
することにより印字を行い、上記弁の弁体および相対す
る弁座は小ストロークの弁体移動で弁の開閉が可能な形
状に形成されているところの印字用ガンにおいて、上記
復帰バネは可動鉄芯方向から弁方向に向けて（前方に向
けて）径が小さくなるコイルバネであること、および該
コイルバネの前端は弁体と可動鉄芯との間の接続部に位
置することを特徴とする印字用ガンである。

また該印字用ガンには、弁体のストローク範囲において
弁座に対して相対的に固定された弁体ガイドを設けるこ
とが好ましい。

また本発明は、上記と同じ目的のために上記前段で述べ
たタイプの印字用ガンにおいて弁体のストローク範囲に
おいて弁座に対して相対的に固定された弁体ガイドが設
けられていること、および可動鉄芯のストローク範囲に
おいて可動鉄芯ガイドが設けられていることを特徴とす
る印字用ガンを提供する。該印字用ガンには、上記した
態様でコイルバネを設けることが更に好ましい。

以下で図面を参照しながら本発明を更に説明する。

第１図において、１はペイント、インキなどの印字用液
体を吐出する噴射ノズルである。噴射ノズル１の内方に
は、液体の吐出を制御すべく開閉する弁がある。弁は弁
体２およびこれに相対する弁座３を含むが、弁の部分の
詳細は後に第２図で説明する。弁の周辺には、接続口４
から矢印５のように圧送された加圧液体が充満しており
、液体充満部６を形成する。従って弁が開いているとき
に液体はノズル］から噴射され、弁が閉じると噴射は停
止する。

弁体２は、接続部７を介して可動鉄芯８と連結される。

さらにその右方には、少しのギャップ例えば０．１〜１
ＩｒＩＩｒｉを置いて固定鉄芯１０がある。可動鉄芯８
および固定鉄芯１０の外側周囲に、ソレノイドコイル９
が配置される。固定鉄芯の個所において例えばＯリング
１３によって液体が封止される。

ソレノイドコイル９に通電すると可動鉄芯１０は右方に
吸引される。通電を停止したとき弁を閉じるために弁体
２は左方に動いて弁座３に密着しなければならない。弁
体を左方へ移動するために復帰バネを用いるのであるが
、従来のマーキング用ガンにおいては第３図に示すよう
に復帰バネ１１１は可動鉄芯の後方に置かれていた。一
般の電磁弁では復帰バネは鉄芯と同軸上外側に置かれ、
その形状はストレート（円柱状）である。

本発明においては復帰バネは、可動鉄芯方向から弁方向
に向けて（以下、前方と云う）径が小さくなるコイルバ
ネ１１である。しかも該コイルバネ１１の前端は弁体と
可動鉄芯を連結する接続部７に位置する。上記のコイル
バネは典型的には円錐コイルバネまたは類似のコイルバ
ネであり、径が前方に向かって小さくなっているので横
方向の剛性が大きい。従って、弁体が前方に戻るときに
中心軸からブレることを防止する。また円錐コイルバネ
の力が可動部に作用する支点を、可動鉄芯後尾ではなく
て、接続部７に、好ましくはできるだけ弁体２に近く設
定することにより、弁体２が弁座３に直角にかつ正確に
穴中心に向かって押しつけられるようになる。好ましく
は円錐コイルバネの上記支点は、弁体２の右端から１〜
５＃ｌＩＩ＋の位置にある。構造の簡単のために、円錐
コイルバネ１１仝体を可動鉄芯８より前方に置き、従っ
て円錐コイルバネ１１を液体充満部に置くことが好まし
い。

円錐コイルバネにおいて、たわみと荷重の関係は直線的
でなく、たわみ量が或る値Ａより大きくなると荷重が双
曲線的に急激に増大する。従って本発明において好まし
くは、弁体が弁座に押付けられている状態において円錐
コイルバネのたわみ量がＡになるようにする。すると、
弁を開くために弁体が後方に動く段階ではバネの力は弱
いので高速で開動作が可能であり、ソレノイドへの通電
を停止して弁体が後方から前方に戻る段階ではバネは大
きくたわんでいるのでバネの力はより強く、従って高速
で復帰できる。

第２図は、弁近傍の拡大断面図である。２は前述した弁
体、３は弁座である。

本発明の前記した目的のために、本発明の別の特徴は、
弁体２が前進後退するストローク範囲においてガイド２
１を設けることにある。ガイド２１は、弁体の外径（例
えば１〜２　＃ＩＩＩＩ＞よりも少し大きな径、例えば
０．００４〜０．１ｍ，好ましくは０．０１〜０．　０
５ｍ大きな径を有し、その中心は勿論弁座の穴の中心と
同心である。弁体ガイドは弁座に対し相対的に固定され
ており、最も簡単には弁座と一体に形成ざれるか、また
は弁座に固定される。このようなガイドを設けることに
より、使用部品の曲り、復帰バネの押し付け方向のバラ
つき、摩擦抵抗による不規則振動などに起因する弁体の
位置ずれおよび非直線運動を防ぎ、弁体が常に正確にス
トローク運動できるようになる。好ましくは弁体ガイド
２１はフッ素系樹脂または超硬合金より成り、弁体を超
硬合金またはセラミックスとすれば、弁体と弁体ガイド
が当ったときの摩擦抵抗が小さいので高速での運動に好
都合である。

弁体ガイド２１は、弁体のガイドに当たる個所（通常は
最大径部分）が最も後退する位置までは少くとも延びて
いなければならない。ガイドは、円筒状または後方（右
方向）に少し広がったラッパ状であることができる。弁
体２がガイド２１中を後方に進んで弁を開けた際、ガイ
ド２１中を液体が急に流される。この際の流体の抵抗を
少くするために、ガイド２１に切り込み、穴などを開け
て流体の通路を作ることが好ましい。第２図においては
、ガイド２１に穿った穴２２が示されている。印字の場
合に一般に液体（塗料など）の吐出量は少く（例えば０
．　０００１ｍｌ／ドッ１〜》、従って上記弁体のサイ
ズも小さいので、流体の通路は大きくとる必要はない。

本発明において、上記ガイド２１は単独でまたは前記復
帰バネ１１と組合せて設けられる。

また本発明の前記した目的のために本発明の印字用ガン
は、可動鉄芯のストローク範囲において可動鉄芯ガイド
を有することが好ましい。第１図において、可動鉄芯ガ
イド１２は可動鉄芯外径より例えば０．１〜０．２＃Ｉ
ＩＩ＋大きな内径を有し、可動鉄芯の長さ（例えば１５
ａ）より１繭程度長くすると好都合である。可動鉄芯ガ
イドと可動鉄芯の間隙があまりに狭いと、液体の抵抗が
大きくなり、広すぎるとガイドとしての機能を果さない
。この間隙が０．０５〜０．１．あれば、可動鉄芯と固
定鉄芯とのギャップ（０．１〜１＃程度）に存在した液
体が逃げるのに十分である。可動鉄芯ガイド１２は、摩
擦抵抗の小さな材質、例えばテフロン（商標）より成る
ことが好ましい。

可動鉄芯ガイド１２は、可動鉄芯のストローク範囲全体
に亘って連続して存在することができるが、可動鉄芯の
２〜３個所例えば先頭近傍と後尾近傍に、または後尾近
傍のみに設けることもできる。

本発明においてこのような可動鉄芯ガイド１２は、上記
の弁体ガイド２１と組合せて、または上記の態様の復帰
バネ１１と組合せて、またはこれら二者と組合せて用い
ることができる。

［実施態様］ 外径１．６０ｍｎのボールバルブ（超硬合金製）を用い
た。弁座および弁体ガイドは一体となっていて、フッ素
系コポリマ−（エラストメリツク成分含有）製である。

弁体ガイドは内径１．６５ｍｍの円筒状である。

復帰バネとして、自由長９ｍ，最大外径４．３Ｉｒｕｎ
、最小外径２．５Ｍ，線径Ｏ．４ｍの円錐コイルバネを
用い、組付け時の長さ６＃Ｉ＃Ｉ（たわみ３＃）とし、
その時の荷重は４００ｇｆであった。ボールバルブ右端
より２＃の位置の接続部上に在る溝にＥ型止め輪をはめ
、円錐コイルバネの先端を固定し、本体スプリング取り
付け板に円錐コイルバネの後端を固定した。

ソレノイドコイルへ通電していない状態で、可動鉄芯と
固定鉄芯の間には０．２＃のギャップが残るように、固
定鉄芯位置をその後方の調節ネジにより調節した。

噴射ノズルの内径は０．２＃であり、塗斜には常時２０
Ｋｇ／ｃｉの圧力がかかつていた。

上記装置を用いて塗料を吐出することによりドットを印
すテストを用いたところ、１サイクル０．２ミリ秒の短
い信号に対しても安定して応答し、きれいな円状のドッ
トを印すことができた。本発明の印字用ガンを複数個直
列に配し、印字対象物に対して移動させながら、所定の
ガンから塗料を吐出してドットを印すことにより、ドッ
トマトリックスで表わされた字またはマークを印すこと
ができる。

本発明の印字用ガンの効果として特に、ａ．高速応答性
が良くなったため高速印字が可能となった ｂ．液漏れによるドットの乱れがなく印字が鮮明となっ
た Ｃ．動作不良がないためドットのヌケがなくなった ことが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の印字用ガンの一態様の断面図である
。 第２図は、本発明の印字用ガンの一態様における弁近傍
の部分断面図である。 第３図は、公知のマーキング用ガンの断面図である。 図中の主な参照符号の対応は次の通りである。 １：噴射ノズル　　　　　２：弁　体 ３：弁　座　　　　　　　６：液体充満部７：接続部　
　　　　　　８：可動鉄芯９：ソレノイドコイル　　１
０：固定鉄芯１１：復帰バネ　　　　　　１２：可動鉄
芯ガイド２１：弁体ガイド　　　　　２２：穴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弁体に接続された可動鉄芯をソレノイドコイルへの
   通電により吸引して弁を開いて加圧液体を吐出し、次に
   ソレノイドコイルへの電流を切つて復帰バネの作用によ
   り弁を閉じて加圧液体の吐出を停止することにより印字
   を行い、上記弁の弁体および相対する弁座は小ストロー
   クの弁体移動で弁の開閉が可能な形状に形成されている
   ところの印字用ガンにおいて、上記復帰バネは可動鉄芯
   方向から弁方向に向けて（前方に向けて）径が小さくな
   るコイルバネであること、および該コイルバネの前端は
   弁体と可動鉄芯との間の接続部に位置することを特徴と
   する印字用ガン。 ２、弁体のストローク範囲において弁座に対して相対的
   に固定された弁体ガイドが設けられている第１項の印字
   用ガン。 ３、可動鉄芯のストローク範囲において可動鉄芯ガイド
   が設けられている第１項の印字用ガン。 ４、弁体に接続された可動鉄芯をソレノイドコイルへの
   通電により吸引して弁を開いて加圧液体を吐出し、ソレ
   ノイドコイルへの電流を切つて復帰バネの作用により弁
   を閉じて加圧液体の吐出を停止することにより印字を行
   い、上記弁の弁体および相対する弁座は小ストロークの
   弁体移動で弁の開閉が可能な形状に形成されているとこ
   ろの印字用ガンにおいて、弁体のストローク範囲におい
   て弁座に対して相対的に固定された弁体ガイドが設けら
   れていること、および可動鉄芯のストローク範囲におい
   て可動鉄芯ガイドが設けられていることを特徴とする印
   字用ガン。 ５、第１項記載の復帰バネを有する第４項記載の印字用
   ガン。