JPH0631867U - マーキングノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速、軽量、小型なノズルを得る。 【構成】 チャンバ28の１つの側面を金属ダイヤフラム
24とし、この金属ダイヤフラムフラム24を圧電アクチュ
エータ21で伸縮させ、このチャンバ28にチェック弁34,
35を有するインク供給口33と、チェック弁29, 30を備え
たインク留め32とを接続し、インク留め32にノズル31を
設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は圧電アクチュエータにより駆動するマーキングノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

製品とか、包装用の箱や包装紙などに製品の属性を示す文字などを記載する場 合、ノズルよりインキを吐出してマーキングすることが一般に行われる。図４は このようなノズルの構成の一例を示す図である。本体１に設けられたシリンダ２ はニードル弁部とダイヤフラム部とプランジャ部の互いに異なる直径のシリンダ により構成され、プランジャ５とニードル弁４の接続部にはダイヤフラム９が設 けられ、シリンダ２をニードル弁４側のインキ室とプランジャ５側の空気室とに 区別する。

【０００３】 プランジャ５の後部には、ニードル弁４の開口を調整するストローク調整部７ があり、本体１とネジで取り合い、ロックナット11によって移動を固定する。本 体１には、インキ室へ通じるインキ供給路10が設けられている。プランジャ5 は バネ８によってニードル弁４が閉塞されるよう付勢されている。ノズルチップ３ は本体１とネジ止めされている。

【０００４】 次に動作について説明する。インキ供給路10よりインキを供給しインキ室にイ ンキを満たし、ノズルチップ3 をマーキング対象物と所定距離離して設定する。 ソレノイドコイル６を励磁するとバネ８に抗してニードル弁４は開口しインキを 吐出する。ロックナット11を緩めストローク調整部７を回すことによりニードル 弁４の開口量を調整し、インキ吐出量を調整することができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このようなマーキングを行う場合、マーキング対象物は静止している場合が多 い。しかし、工場で生産され、コンベアなどで移動中の製品などにマーキングし たいことも多い。このためには、マーキング制御信号に対する応答速度を早くし 、さらに、マーキング面をＸ−Ｙ座標で表し、このＸ−Ｙ座標上をマーキングノ ズルが描く文字の形に移動して文字を描いてゆくが、このためにはマーキングノ ズルの小型軽量化が要求される。しかし従来の電磁ソレノイド型ではこれらの要 求を満たすことができない場合が多かった。

【０００６】 本考案は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、圧電アクチュエータを用い ることにより高速応答性、小型軽量化を実現するマーキングノズルを提供するこ とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、１つの側面にダイヤフラムを設けたチャンバと、前 記ダイヤフラムを伸縮させる圧電アクチュエータと、前記チャンバに第１圧力以 上でインクを供給できるようチェック弁を有するインク供給部と、前記チャンバ が第２圧力以上となるとこのチャンバ内のインクを吐出できるようチェック弁を 有するノズルとを備えたものである。

【０００８】

【作用】

圧電アクチュエータによりダイヤフラムを伸長するとチャンバの容積が小さく なりチャンバの圧力が高まる。この圧力が第２圧力以上となるとチャンバからイ ンキがインキ留めに吐出され、これにより圧力が降下するとノズルのチェック弁 は閉じる。さらに圧電アクチュエータが縮むことによりダイヤフラムも移動しチ ャンバの容積は大きくなるのでチャンバの圧力はさらに小さくなり第１圧力以下 となる。するとインキ供給部のチェック弁が開いてインキをチャンバに供給する 。この状態から再び圧電アクチュエータの伸長が始まる。これによりノズルより の吐出頻度は圧電アクチュエータに印加するパルス電圧の周期により定まるので 、このパルス周期を高くすることにより高速応答性が実現できる。また圧電アク チュエータはソレノイドコイルに比べ軽く小さいので軽量小型化が可能となる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図１は本考案の実施例の構成を示す縦断面図である。積層型圧電アクチュエー タ21は矢印の方向に伸縮し、一方の端には先端金具22が設けられ他方の端は尾端 金具23に固定され先端金具22方向に伸び尾端金具23方向に縮む。尾端金具23はウ ェーブリング27を介して押さえ金具26によりケース25に固定される。先端金具22 の先端は金属ダイヤフラム24に固定されており、圧電アクチュエータ21の伸縮量 はそのまま金属ダイヤフラム24の変位量となる。

【００１０】 チャンバ28の１つの側面にはボール34とスプリンク35により構成されたチェッ ク弁を介してインキ供給口33から一定圧力でインキ等のマーキング液が供給され る。またチャンバ28の別の側面にはインキ留め32と接続される通路が設けられ、 インキ留め32にはノズル31が設けられており、インキ留め32とチャンバ28はイン キ留め32に設けられたボール29とスプリング30により構成されるチェック弁によ り、チャンバ28の圧力が一定圧以上となったときチャンバ28内のインキがインキ 留め32に吐出されノズル31より射出される。

【００１１】 次に動作について説明する。 圧電アクチュエータ21に電圧が印加され、圧電アクチュエータ21が伸びダイヤ フラム24が図１で左方へ押されると、チャンバ28の内容積は縮小し、チャンバ28 の内圧は急上昇する。積層型圧電アクチュエータ21の変位量は印加電圧にほぼ比 例し、その値は10μｍ程度と小さいがダイヤフラム24を介してチャンバ28の内容 積に変化を与えるため、インキ吐出に十分な内圧変化を発生する。チャンバ28の 圧力が上昇するとボール34とスプリング35によって構成される供給用チェック弁 はインキの流入を阻止するように働き、ボール29とスプリング30によって構成さ れる吐出用チェック弁は開放され、チャンバ28内のインキがインキ留め32に流入 する。

【００１２】 インキ留め32はマーキング稼動中はインキが充満した状態となっているため、 チャンバ28から流入したインキ相当分はインキ留め32の先端部に設けたノズル31 の極細孔よりインキ粒となって射出される。

【００１３】 続いて圧電アクチュエータ21が縮小すると、チャンバ28の容積は増加し、チャ ンバ28の内圧は急速に低下し、吐出用チェック弁が閉鎖され、チャンバ28の内圧 がインキ供給圧より小さくなると供給用チェック弁が開きインキが供給され、チ ャンバ28に吐出したインキが補給される。これにより１サイクルが終了し、次の サイクルが始まり、断続的にノズル31よりインキが射出される。

【００１４】 図２は圧電アクチュエータへの印加電圧とチャンバの圧力変化を示す図である 。（ａ）は圧電アクチュエータ駆動電圧でパルス電圧の振幅は50Ｖ、周期は200 μsec 、つまり５ＫＨｚのパルス電圧の場合を示す。（ｂ）はこのときのダイヤ フラム24の変位を示し、振幅は10μｍ程度である。（ｃ）はチャンバ28の内圧の 変化を示す。Ａの値は吐出用チェック弁のクラッキング圧を表し、Ｂの値はイン キ供給圧を示す。

【００１５】 図３は圧電アクチュエータへの印加電圧と圧電アクチュエータの変位量の一例 を示す図である。横軸は電圧（Ｖ）を示し、縦軸は変位量（μｍ）を示す。この ように圧電アクチュエータの伸縮量は印加電圧にほぼ比例するため、インキ吐出 量を印加電圧により制御することができる。

【００１６】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案は圧電アクチュエータによりチャンバ を加圧してノズルよりインキを射出することにより、従来の電磁ソレノイド型マ ーキングノズルに比べ応答速度が早く、移動中の物体へのマーキングに適してお り、かつ軽量小型化も可能であるのでマーキングノズルのＸ−Ｙ動作の高速化も 可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の縦断面図である。

【図２】圧電アクチュエータの電圧とチャンバの圧力変
化を示す図である。

【図３】圧電アクチュエータの印加電圧と伸縮量の関係
の一例を示す図である。

【図４】従来の電磁ソレノイド型マーキングノズルの縦
断面図である。

【符号の説明】

21 圧電アクチュエータ 22 先端金具 24 金属ダイヤフラム 28 チャンバ 29, 34 ボール 30, 35 スプリング 31 ノズル 32 インキ留め

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの側面にダイヤフラムを設けたチャ
   ンバと、前記ダイヤフラムを伸縮させる圧電アクチュエ
   ータと、前記チャンバに第１圧力以上でインクを供給で
   きるようチェック弁を有するインク供給部と、前記チャ
   ンバが第２圧力以上となるとこのチャンバ内のインクを
   吐出できるようチェック弁を有するノズルとを備えたこ
   とを特徴とするマーキングノズル。