JPH063176A - 定量吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器内の流体量が変化した場合にも常に正確
な吐出量を安定して供給できる定量吐出装置を提供す
る。 【構成】 吐出すべき流体を内蔵しておりこの流体を加
圧するための圧縮気体が印加される容器手段（１０、１
１０、１３５）と、容器手段内の圧縮気体が占める体積
をこの容器手段内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制
御する体積制御手段（２４、１２４）と、吐出毎の圧縮
気体の加圧時間及び圧力を容器手段内の流体の量にかか
わらずほぼ一定とする気体制御手段（２４、１２４）と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器内の流体を加圧し
てこの流体を吐出側から所定量ずつ吐出する定量吐出装
置に係り、特に、水程度の低粘度流体からペースト状の
高粘度流体まで幅広い範囲の粘度の流体について微小量
から多量にいたるまでの任意の量を正確に吐出するため
の定量吐出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の定量吐出装置では、図６に示すよ
うに、圧縮気体供給口６０から一定圧力の圧縮気体６１
を一定時間ずつ印加して容器６２内の流体６３を加圧す
ることにより、所望の吐出量をその都度吐出口６４から
得るように制御している。この場合、吐出作業の進行に
伴って容器６２内に満たされている流体６３の量がａ→
ｂ→ｃのごとく減少し、逆に容器６２内の圧縮気体６１
の体積がａ’→ｂ’→ｃ’のごとく増加する。このた
め、容器６２内の圧縮気体の圧力、換言すれば流体６３
を加圧する圧力、の波形は、図７に示すように、ａ→ｂ
→ｃのごとく変化し圧縮気体の圧力低下を招いてしま
う。その結果、容器６２内の流体が減少するにつれて容
器６２から吐出される流体の量が徐々に減少してしま
い、正確な量の吐出を行うことができないという不都合
が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとき不都合
を解決するために、吐出される流体の減少に応じて圧縮
気体の圧力を徐々に増加する補正方法や、圧縮気体の印
加時間を徐々に増加する補正方法がある。

【０００４】この圧縮気体の圧力を増加する補正方法に
よると、図８に示すように、初期設定された圧力波形ａ
とこれを補正した圧力波形ｂ及びｃとでは、圧縮気体の
最高圧力値及び吐出終了における容器内の排気遅れによ
る残圧（Ｐ_a 、Ｐ_b 、Ｐ_c ）等が大幅に異なってしま
う。そのため、特定の流体イの粘度や流動性に合わせた
圧力増加率又は圧力補正率を用いて異なる粘度、流動性
の流体ロの圧力を補正して吐出を行うと、流体イ及びロ
間の最低吐出圧力値の相違、及び加圧値に対する吐出流
量の相違等から高精度の吐出制御を行うことができな
い。また、種々の流体に適合する正確な補正値を見いだ
そうとすると、非常に長い作業時間が必要となってしま
う。

【０００５】一方、圧縮気体の印加時間を増加する補正
方法によると、図９に示すように、初期設定された圧力
波形ａの吐出時間Ｔ_a に対して補正した圧力波形ｂ及び
ｃの吐出時間Ｔ_b 及びＴ_c が大幅に増加してしまう。一
定条件／一定時間で制御を行っている生産ラインにおい
ては、このような場合、吐出流体量の最も少ない状態、
即ち最も補正量の大きい（時間の長い）吐出時間Ｔ_c を
基準として制御系を動作させなくてはならず、極めて量
産性に欠けてしまう。しかも、排気の遅れにより残圧も
Ｐ_a からＰ_b 及びＰ_c へと同様に増加しているため、圧
縮気体の圧力補正を行う場合と同様に高精度の吐出制御
を行うことができないし、種々の流体に適合する正確な
補正値を見いだそうとすると、非常に長い作業時間が必
要となってしまう。

【０００６】従って本発明は、従来技術の上述の不都合
を解決するものであり、容器内の流体量が変化した場合
にも常に正確な吐出量を安定して供給できる定量吐出装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧縮気
体の印加によって流体を所定量ずつ吐出する定量吐出装
置であって、吐出すべき流体を内蔵しておりこの流体を
加圧するための圧縮気体が印加される容器手段と、容器
手段内の圧縮気体が占める体積をこの容器手段内の流体
の量にかかわらずほぼ一定に制御する体積制御手段と、
吐出毎の圧縮気体の加圧時間及び圧力を容器手段内の流
体の量にかかわらずほぼ一定とする気体制御手段とを備
えた定量吐出装置が提供される。

【０００８】上述の容器手段が吐出すべき流体を内蔵し
ていると共にシリンダ手段を内部に一体的に備えた容器
を有しており、しかも上述の体積制御手段がシリンダ手
段を駆動することによって容器内の圧縮気体が占める体
積をこの容器内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制御
することは本発明の一実施態様である。

【０００９】また、上述の容器手段が吐出すべき流体を
内蔵している容器と、この容器に連通しておりこの容器
とは別個に設けられたシリンダ手段とを有しており、し
かも上述の体積制御手段がシリンダ手段を駆動すること
によって容器内及びシリンダ手段内の圧縮気体が占める
体積をこの容器内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制
御することも本発明の一実施態様である。

【００１０】上述の体積制御手段がシリンダ手段内に設
けられたピストンを移動させることによって圧縮気体が
占める体積を制御することも好ましい。

【００１１】この場合、体積制御手段が吐出の回数に応
じた量だけピストンを移動させることによって圧縮気体
が占める体積を制御するかもしれないし、吐出によって
出力される圧縮気体の圧力波形を圧力センサを用いて検
出しその変化に応じた量だけピストンを移動させること
によって圧縮気体が占める体積を制御するかもしれな
い。

【００１２】

【作用】体積制御手段は、容器手段内の流体の量の変化
に応じてこの容器手段内の圧縮気体が占める体積を自動
的に制御し、その体積が常にほぼ一定に保たれるように
する。これにより、吐出毎の圧縮気体の加圧時間及び圧
力を補正することなくほぼ一定に保つだけで、非常に正
確な吐出量を常に確保することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例として定量吐出装
置の全体の構成を概略的に示す構成図である。この定量
吐出装置は、水程度の低粘度流体からペースト状の高粘
度流体まで幅広い範囲の粘度の流体について微小量から
多量にいたるまでの任意の量を正確に吐出するためのも
のであり、例えば電子部品の製造や食品の容器ずめ等の
種々の産業において点滴、封止、塗布、充填の作業等、
定量の流体を吐出することが必要なあらゆる分野に利用
可能な定量吐出装置である。

【００１５】図１において、１０は吐出すべき流体１１
が満たされている容器（本発明の容器手段に対応）であ
り、１２は流体１１の吐出口、１３は圧縮気体の供給管
１４に連通するノズルである。容器１０の内壁１０ａは
シリンダ（本発明のシリンダ手段に対応）を構成してお
り、ピストン１５がこのシリンダ内を上下に摺動できる
ように係合されている。ピストン１５とシリンダとの間
にはシール性を保つためのＯリング１６が設けられてい
る。これにより、ピストン１５の底面と流体１１の上面
との間の空間１７が密封され、その体積が「圧縮気体が
占める体積」となる。

【００１６】ピストン１５にはラックギヤ１８が連結さ
れており、このラックギヤ１８は駆動軸１９及びカップ
リング２０を介してモータ２１の回転軸に連結された駆
動部ピニオンギヤ２２に咬合している。モータ２１はモ
ータ作業信号伝達端子２３を介して制御装置（本発明の
体積制御手段及び気体制御手段に対応）２４から印加さ
れるモータ作業信号に応じて回転するように構成されて
いる。圧縮気体の供給管１４も圧縮気体伝達口２５を介
してこの制御装置２４に接続されている。

【００１７】制御装置２４には、吐出信号の初期設定値
等を入力するためのキーボード２６と、このキーボード
２６に電気的に接続されており、設定信号等を受け取っ
て演算を行うマイクロコンピュータ２７と、このマイク
ロコンピュータ２７に電気的に接続されたインターフェ
イス２８と、このインターフェイス２８に電気的に接続
されたソレノイドバルブ２９と、圧縮気体の圧力調整器
３０とが設けられている。

【００１８】インターフェイス２８は、マイクロコンピ
ュータ２７から吐出信号等を受け取りソレノイドバルブ
２９へＳＶ作業信号を出力するソレノイドバルブドライ
バ２８ａと、マイクロコンピュータ２７からモータ駆動
信号を受け取ってモータ作業信号伝達端子２３へモータ
作業信号を出力するモータドライバ２８ｂとを有してい
る。

【００１９】ソレノイドバルブ２９は、ソレノイドバル
ブドライバ２８ａからの上述のＳＶ作業信号によって制
御される３方弁である。このソレノイドバルブ２９のＰ
ポートは外部から圧縮気体が供給される圧縮気体入力口
３１に圧力調整器３０を介して連通しており、Ｒポート
は圧縮気体を大気に開放するための大気開放口３２に連
通しており、さらにＡポートは圧縮気体伝達口２５に連
通している。

【００２０】図２はマイクロコンピュータ２７の制御プ
ログラムのフローチャートであり、以下このフローチャ
ートを合わせ用いて本実施例の動作を説明する。

【００２１】マイクロコンピュータ２７は、まずステッ
プＳ１において、オペレータによってキーボード２６か
ら入力される初期設定データを受け取り、これを記憶す
る。この初期設定データとしては、例えば、圧縮気体の
印加時間、毎回吐出されるべき流体量（圧縮気体の圧力
及び時間の制御によって定まる）、最初に容器１０内に
満たされている流体全体の量等がある。このステップＳ
１において、圧縮気体の印加時間が与えられていないよ
うな場合には毎回吐出されるべき流体量及び圧縮気体の
圧力から圧縮気体の印加時間を必要に応じて演算するよ
うにしてもよいし、また、容器１０内の流体の初期量か
らモータ２１の初期位置を設定するようにしてもよい。

【００２２】次のステップＳ２では、流体１１の毎回の
吐出開始時期が到来したかどうか判別し、吐出開始時期
である場合のみステップＳ３へ進む。この吐出開始時期
は、タイマ等の指示によって所定時間毎に現れるかもし
れないし、また、外部からその都度指示されるかもしれ
ない。

【００２３】ステップＳ３では、圧縮気体の印加時間に
応じた値を有する吐出信号をソレノイドバルブドライバ
２８ａへ出力する。これによりソレノイドバルブドライ
バ２８ａが圧縮気体の印加時間に応じたパルス幅を有す
るＳＶ作業信号を３方弁ソレノイドバルブ２９へ出力
し、このソレノイドバルブ２９のＰポートとＡポートと
が連通する。従って、圧縮気体入力口３１を介して供給
され圧力調整器３０によって圧力調整された圧縮気体
が、そのＳＶ作業信号のパルス幅に応じた時間だけ、圧
縮気体伝達口２５から出力される。この圧縮気体は、供
給管１４及びノズル１３を介して容器１０内の空間１７
へ印加される。その結果、容器１０内の流体１１は、こ
の印加された圧縮気体の圧力及び時間によって制御され
る圧力波形に加圧され、吐出口１２から吐出される。Ｓ
Ｖ作業信号が反転すると、ソレノイドバルブ２９のＡポ
ートはＲポートと連通するように切り替わり、容器１０
内の空間１７に残った圧縮気体の残圧は、ノズル１３、
供給管１４、圧縮気体伝達口２５、ソレノイドバルブ２
９、及び大気開放口３２を介して大気に放出される。こ
れにより、容器１０内の流体１１のこの回の吐出が終了
する。

【００２４】一方、マイクロコンピュータ２７は、ステ
ップＳ３で吐出信号を出力する都度、ステップＳ４にお
いてこのマイクロコンピュータ２７内の吐出回数カウン
タの内容ｎを１つずつ歩進させる。即ち、ｎ←ｎ＋１の
処理を行う。

【００２５】そして次のステップＳ５において、キーボ
ード２６から入力された初期設定データとこの吐出回数
カウンタの内容ｎとから、容器１０内の流体１１の減少
量を演算してその減少量を補うためにモータ２１をどの
程度回動させたらよいかに対応する補正値をモータ駆動
信号値として求め、次のステップＳ６でこのモータ駆動
信号をモータドライバ２８ｂへ出力する。これにより、
モータドライバ２８ｂは、このモータ駆動信号に応じた
値を有するモータ作業信号をモータ作業信号伝達端子２
３を介してモータ２１へ出力する。これにより、モータ
２１は、そのモータ作業信号の値に応じた角度だけ回動
し、この回転運動が駆動軸１９及びカップリング２０を
介してピニオンギヤ２２に伝達され、ラックギヤ１８に
よって直線運動に変換されてピストン１５に伝達され
る。従って、ピストン１５は、マイクロコンピュータ２
７の演算した容器１０内の流体１１の減少量を補う量だ
け移動し、容器１０内の空間１７の体積、即ち圧縮気体
が占める体積を一定に保つように制御している。

【００２６】マイクロコンピュータ２７は、次のステッ
プＳ７において、規定された回数又は時間の吐出作業が
終了したかどうか判別し、終了と判別した場合はこの処
理ルーチンを終え、終了してないと判別した場合はステ
ップＳ２へ戻って上述の各ステップを再度実行する。

【００２７】その結果、圧縮気体が占める体積は、吐出
の繰り返し作業の進行と共に流体１１が減少していくに
もかかわらず常に一定に保たれることとなる。従って、
一定圧力及び一定時間の圧縮気体を補正なしで印加して
も、流体を加圧する圧縮気体の圧力波形は常に同じとな
り、毎回の吐出量が安定することとなる。

【００２８】図３及び図４は図１の実施例の作用を説明
するための図である。図３の（Ａ）、（Ｂ）、及び
（Ｃ）に示すように、吐出口１２からの吐出により流体
１１のレベルがａ→ｂ→ｃのように減少しても、その都
度ピストン１５が矢印３３、３４のように移動し、容器
１０内の空間１７の体積、即ち圧縮気体が占める体積
ｂ’及びｃ’が元の体積ａ’と等しくなるように制御さ
れる。このように圧縮気体が占める体積を流体レベルの
変化にかかわりなく一定に保つことにより、１回の吐出
を行うための圧縮気体の印加時間及び印加圧力が毎回同
じであっても、流体に印加される圧力波形は図４のａ、
ｂ、ｃのように常に同じとなり、その結果、正確な量を
安定して吐出することができる。

【００２９】このように本実施例によれば、容器内の流
体をいつも一定の圧力波形にて加圧することができるた
め、流体の量の減少やその性質にとらわれない精度の高
い安定した定量吐出を行うことができる。また、流体を
ピストンで直接的に加圧する方式ではないので、ピスト
ンが流体に直接接触することはなく、従ってピストンと
容器との間隙から流体が吹き出す等の障害を考慮する必
要がないのでピストン形状を簡素化でき、その結果、装
置全体を安価に構成することができる。

【００３０】図５は本発明の他の実施例として定量吐出
装置の全体の構成を概略的に示す構成図である。この実
施例は、図１の実施例における容器１０を互いに連通し
ている容器１１０とシリンダ（本発明のシリンダ手段に
対応）１３５とに分割し、可動機構があるシリンダ１３
５を制御装置（本発明の体積制御手段及び気体制御手段
に対応）１２４内に取りつけることにより容器１１０の
重量を軽減してロボット等の可動装置に搭載しやすくし
た点のみが図１の実施例と異なっている。なお、本実施
例においては、容器１１０とシリンダ１３５とが本発明
の容器手段に対応している。

【００３１】図５において、１１０は吐出すべき流体１
１１が満たされている容器であり、１１２は流体１１１
の吐出口である。容器１１０は、ノズル１３６、圧縮気
体伝達管１３７、圧縮気体伝達口１３８、及び圧縮気体
シリンダ出力口１３９を介してシリンダ１３５に密封的
に常時連通している。シリンダ１３５には、ピストン１
１５がこのシリンダ１３５内を上下に摺動できるように
係合されている。ピストン１１５とシリンダ１３５の内
壁との間にはシール性を保つためのＯリング１１６が設
けられている。これにより、ピストン１１５の底面から
容器１１０の流体１１１の上面までの間の空間１１７ｂ
及び１１７ａが密封され、その体積が「圧縮気体が占め
る体積」となる。

【００３２】ピストン１１５にはラックギヤ１１８が連
結されており、このラックギヤ１１８は駆動軸１１９及
びカップリング１２０を介してモータ１２１の回転軸に
連結された駆動部ピニオンギヤ１２２に咬合している。
モータ１２１は後述するモータドライバ１２８ｂから印
加されるモータ作業信号に応じて回転するように構成さ
れている。シリンダ１３５には、圧縮気体の供給管１１
４に連通するノズル１１３が開口しており、この供給管
１１４は後述するソレノイドバルブ１２９のＡポートに
連通している。

【００３３】制御装置１２４には、さらに、吐出信号の
初期設定値等を入力するためのキーボード１２６と、こ
のキーボード１２６に電気的に接続されており、設定信
号等を受け取って演算を行うマイクロコンピュータ１２
７と、このマイクロコンピュータ１２７に電気的に接続
されたインターフェイス１２８と、このインターフェイ
ス１２８に電気的に接続されたソレノイドバルブ１２９
と、圧縮気体の圧力調整器１３０とが設けられている。

【００３４】インターフェイス１２８は、マイクロコン
ピュータ１２７から吐出信号等を受け取りソレノイドバ
ルブ１２９へＳＶ作業信号を出力するソレノイドバルブ
ドライバ１２８ａと、マイクロコンピュータ１２７から
モータ駆動信号を受け取ってモータ１２１へモータ作業
信号を出力するモータドライバ１２８ｂとを有してい
る。

【００３５】ソレノイドバルブ１２９は、ソレノイドバ
ルブドライバ１２８ａからの上述のＳＶ作業信号によっ
て制御される３方弁である。このソレノイドバルブ１２
９のＰポートは外部から圧縮気体が供給される圧縮気体
入力口１３１に圧力調整器１３０を介して連通してお
り、Ｒポートは圧縮気体を大気に開放するための大気開
放口１３２に連通している。

【００３６】本実施例の動作及び作用効果は前述の図１
の実施例の場合とほぼ同様であるから説明を省略する。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、吐出すべき流体を内蔵しておりこの流体を加圧する
ための圧縮気体が印加される容器手段と、容器手段内の
圧縮気体が占める体積をこの容器手段内の流体の量にか
かわらずほぼ一定に制御する体積制御手段と、吐出毎の
圧縮気体の加圧時間及び圧力を容器手段内の流体の量に
かかわらずほぼ一定とする気体制御手段とを備えている
ため、容器内の流体量が変化した場合にも常に正確な吐
出量を安定して供給することができる。また、そのため
の装置構成が簡略化できるため、製造コストの低減化を
も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として定量吐出装置の全体の
構成を概略的に示す構成図である。

【図２】図１の実施例におけるマイクロコンピュータの
制御プログラムのフローチャートである。

【図３】図１の実施例の作用を説明するための図であ
る。

【図４】図１の実施例の作用を説明するための圧力波形
図である。

【図５】本発明の他の実施例として定量吐出装置の全体
の構成を概略的に示す構成図である。

【図６】従来の定量吐出装置を説明するための図であ
る。

【図７】従来の定量吐出装置において補正を行わない場
合の圧力波形図である。

【図８】従来の定量吐出装置において圧力補正を行った
場合の圧力波形図である。

【図９】従来の定量吐出装置において時間補正を行った
場合の圧力波形図である。

【符号の説明】

１０、１１０ 容器 １１、１１１ 流体 １２、１１２ 吐出口 １３、１１３、１３６ ノズル １４、１１４ 供給管 １５、１１５ ピストン １６、１１６ Ｏリング １７、１１７ａ、１１７ｂ 空間 １８、１１８ ラックギヤ １９、１１９ 駆動軸 ２０、１２０ カップリング ２１、１２１ モータ ２２、１２２ 駆動部ピニオンギヤ ２３ モータ作業信号伝達端子 ２４、１２４ 制御装置 ２５、１３８ 圧縮気体伝達口 ２６、１２６ キーボード ２７、１２７ マイクロコンピュータ ２８、１２８ インターフェイス ２８ａ、１２８ａ ソレノイドバルブドライバ ２８ｂ、１２８ｂ モータドライバ ２９、１２９ ソレノイドバルブ ３０、１３０ 圧力調整器 ３１、１３１ 圧縮気体入力口 ３２、１３２ 大気開放口 １３５ シリンダ １３７ 圧縮気体伝達管 １３９ 圧縮気体シリンダ出力口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮気体の印加によって流体を所定量ず
   つ吐出する定量吐出装置であって、吐出すべき流体を内
   蔵しており該流体を加圧するための圧縮気体が印加され
   る容器手段と、該容器手段内の圧縮気体が占める体積を
   該容器手段内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制御す
   る体積制御手段と、吐出毎の圧縮気体の加圧時間及び圧
   力を該容器手段内の流体の量にかかわらずほぼ一定とす
   る気体制御手段とを備えたことを特徴とする定量吐出装
   置。
2. 【請求項２】 前記容器手段が吐出すべき流体を内蔵し
   ていると共にシリンダ手段を内部に一体的に備えた容器
   を有しており、前記体積制御手段が該シリンダ手段を駆
   動することによって前記容器内の圧縮気体が占める体積
   を該容器内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の定量吐出装置。
3. 【請求項３】 前記容器手段が吐出すべき流体を内蔵し
   ている容器と、該容器に連通しており該容器とは別個に
   設けられたシリンダ手段とを有しており、前記体積制御
   手段が該シリンダ手段を駆動することによって前記容器
   内及び該シリンダ手段内の圧縮気体が占める体積を該容
   器内の流体の量にかかわらずほぼ一定に制御することを
   特徴とする請求項１に記載の定量吐出装置。
4. 【請求項４】 前記体積制御手段が前記シリンダ手段内
   に設けられたピストンを移動させることによって圧縮気
   体が占める体積を制御することを特徴とする請求項２又
   は３に記載の定量吐出装置。
5. 【請求項５】 前記体積制御手段が吐出の回数に応じた
   量だけ前記ピストンを移動させることによって圧縮気体
   が占める体積を制御することを特徴とする請求項４に記
   載の定量吐出装置。